Jak obliczyć naprężenie osiowe

Naprężenie osiowe opisuje wielkość siły na jednostkę pola przekroju, która działa w kierunku wzdłużnym belki lub osi. Naprężenie osiowe może powodować ściskanie, wyginanie, wydłużanie lub awarię elementu. Niektóre części, które mogą podlegać sile osiowej, to budowanie legarów, kołków i różnego rodzaju wałów. Najprostszym wzorem na naprężenie osiowe jest siła podzielona przez pole przekroju. Siła działająca na ten przekrój może jednak nie być od razu oczywista.

Określić wielkość siły, która działa bezpośrednio normalnie (prostopadle) do przekroju. Na przykład, jeśli siła liniowa styka się z przekrojem pod kątem 60 stopni, tylko część tej siły bezpośrednio powoduje naprężenie osiowe. Użyj sinusoidy funkcji trygonometrycznej, aby ocenić, jak prostopadła jest siła do twarzy; siła osiowa jest równa wielkości siły razy sinus kąta padania. Jeśli siła wejdzie w twarz pod kątem 90 stopni, 100 procent siły jest siłą osiową.

Wybierz konkretny punkt do analizy naprężenia osiowego. Oblicz pole przekroju w tym punkcie.

Oblicz naprężenie osiowe z powodu siły liniowej. Jest to równe składowej siły liniowej prostopadłej do powierzchni podzielonej przez pole przekroju.

Oblicz całkowity moment działający na przekroju zainteresowania. W przypadku wiązki statycznej moment ten będzie równy i przeciwny do sumy momentów działających po obu stronach przekroju. Istnieją dwa rodzaje momentów: momenty bezpośrednie, zastosowane przez podporę wspornikową, i momenty utworzone wokół przekroju przez siły pionowe. Moment wywołany siłą pionową jest równy jego wielkości razy odległość od punktu zainteresowania. Użyj funkcji cosinus do obliczenia składowej pionowej wszelkich sił liniowych przyłożonych do końców osi.

Oblicz naprężenie osiowe z powodu momentów. Kiedy moment działa na oś, wytwarza napięcie w górnej lub dolnej jej części, a ściskanie w drugiej. Naprężenie wynosi zero wzdłuż linii przebiegającej przez środek osi (zwanej osią neutralną) i rośnie liniowo w kierunku zarówno jej górnej, jak i dolnej krawędzi. Wzór na naprężenie spowodowane zginaniem to (M * y) / I, gdzie M = moment, y = wysokość powyżej lub poniżej osi neutralnej, a I = moment bezwładności na środku ciężkości osi. Moment bezwładności można uznać za zdolność wiązki do przeciwstawiania się zginaniu. Liczba ta jest najłatwiejsza do uzyskania z tabel wcześniejszych obliczeń dla typowych kształtów przekrojów.

Dodaj naprężenia wywołane siłami i momentami liniowymi, aby uzyskać całkowite naprężenie osiowe dla analizowanego punktu.