Осьове напруження описує величину сили на одиницю площі поперечного перерізу, яка діє в поздовжньому напрямку балки або осі. Осьове напруження може призвести до того, що член стискається, застібається, видовжується або виходить з ладу. Деякі деталі, які можуть зазнати осьової сили, - це будівельні балки, шпильки та різні типи валів. Найпростішою формулою осьового напруження є сила, поділена на площу перерізу. Однак сила, яка діє на цей переріз, може бути не відразу очевидною.
Визначте величину сили, яка діє безпосередньо нормально (перпендикулярно) до перерізу. Наприклад, якщо лінійна сила відповідає поперечному перерізу під кутом 60 градусів, лише частина цієї сили безпосередньо викликає осьове напруження. Використовуйте тригонометричну функцію синус, щоб визначити, наскільки перпендикулярна сила до грані; осьова сила дорівнює величині сили, помноженої на синус кута падіння. Якщо сила потрапляє на 90 градусів до грані, 100 відсотків сили становить осьова сила.
Обчисліть загальний момент, що діє на поперечний переріз, що цікавить. Для статичного променя цей момент буде рівним і протилежним сумі моментів, що діють по обидві сторони перерізу. Існує два типи моментів: прямі моменти, що застосовуються консольною опорою, і моменти, створені навколо перерізу вертикальними силами. Момент, обумовлений вертикальною силою, дорівнює її величині, помноженій на відстань від точки, що цікавить. За допомогою функції косинуса обчисліть вертикальну складову будь-яких лінійних сил, прикладених до кінців осі.
Обчисліть осьове напруження через моменти. Коли момент діє на вісь, це створює напругу у верхній або нижній її половині, а стиснення - в іншій. Напруга дорівнює нулю вздовж лінії, яка проходить через центр осі (називається нейтральною віссю), і лінійно збільшується як до її верхнього, так і до нижнього краю. Формула напруження, пов’язаного з вигином, дорівнює (M * y) / I, де M = момент, y = висота над або під нейтральною віссю, а I = момент інерції в центроїді осі. Ви можете мислити момент інерції як здатність пучка протистояти вигину. Це число найпростіше отримати з таблиць попередніх розрахунків для загальних форм перерізу.
Список літератури
- "Посібник з огляду FE: швидка підготовка до загальних основ технічного іспиту"; Майкл Р. Ліндбург; 2006
Про автора
Бред Пейнтінг, який базується в столичному Клівленді, штат Огайо, пише на теми охорони здоров'я, технологій та навколишнього середовища. Його досвід включає написання навчальних матеріалів, планів управління та різних статей-фрілансерів. Живопис отримав ступінь бакалавра в галузі машинобудування в Університеті Огайо і спеціалізується на дизайні зелених будівель.
Фото кредити
Зображення зубчастих коліс від Аліс з Fotolia.com