Buigsterkte van staal: verskeie gebruiksgevalle en voorbeelde


Hierdie artikel bespreek buigsterkte van staal. Buigsterkte is die vermoë van 'n materiaal om die buigspanning wat toegepas word te weerstaan ​​of te weerstaan.

Krag is die vermoë om 'n bepaalde hoeveelheid spanning te weerstaan ​​of te weerstaan. 'n Materiaal het 'n bepaalde mate van sterkte, net soveel spanning wat dit kan weerstaan. Enige hoeveelheid spanning wat die sterkte oorskry, kan lei tot materiaalbreuk. Eenvoudig gestel, die toegepaste spanning moet minder wees as die sterkte van die materiaal om mislukking te verminder.

Wat is buigsterkte?

Buig sterkte of buigstyfheid is die vermoë van 'n werkstuk om buigspanning te weerstaan. Die buigsterkte hang af van die breeklas, effektiewe lengte van die werkstuk en die afmetings van die dwarssnit van die balk.

Wiskundig word die buigsterkte gegee as-

σb = My/I

waar,

sigma is buigsterkte of maksimum toelaatbare buigspanning wat voor fraktuur toegedien kan word

M is die buigmoment

I is die traagheidsmoment van die dwarssnit van die werkstuk

Wat is buigstyfheid?

Buigstyfheid en buigsterkte is nie dieselfde nie. Soos hierbo bespreek, is buigsterkte die vermoë van die werkstuk om 'n gegewe hoeveelheid buigspanning te weerstaan.

Aan die ander kant vertel buigstyfheid die hoeveelheid defleksie wat die werkstuk sal ondergaan onder 'n gegewe hoeveelheid buigspanning. Die buigstyfheid hang af van die traagheidsmoment van die dwarssnit van die werkstuk en die styfheidsmodulus van die materiaal van die werkstuk.

Wiskundig kan buigstyfheid gegee word as-

Buigstyfheid = E x I

Waar, E die Young se modulus of styfheidsmodulus is

I is die traagheidsmoment van die dwarssnit van die werkstuk

Buigsterkte van vlekvrye staal

Die buigsterkte hang nie net af van die materiaal nie, maar ook die afmetings van die werkstuk. Die tabel hieronder toon die buigsterkte van 'n staaf van vlekvrye staal.

Onedel metaalBuigsterkte (MPa)
700 W267
700 F817
900 W750
900 F633
Tabel: Buigsterkte van gelaste vlekvrye staalpype
Databron: Ondersoek na meganiese eienskappe van Austenitiese vlekvrye staalpype wat deur TIG-metode gesweis is – Wetenskaplike figuur op ResearchGate. Beskikbaar vanaf: https://www.researchgate.net/figure/Mechanical-properties-of-the-base-steel-and-four-steel-welded-pipes_tbl1_329360548 [besoek op 22 Jan, 2022]

Buigsterkte van staalpyp

Staalpype word op groot skaal in nywerhede gebruik. Dit is baie belangrik om die fisiese eienskappe van staalpype en die gedrag van hierdie pype onder verskillende tipes vragte te ken.

Buigsterkte van staalpyp kan gevind word deur die formule hieronder gegee-

σ = 32MD/π(D4-d4)

waar,

D is die buitenste deursnee van pyp

d is die binnedeursnee van pyp

Pyp is bloot 'n hol silinder.

Buigsterkte van staalplaat

Kom ons veronderstel 'n staalplaat met 'n diepte d en breedte b. Die toelaatbare las wat dit inwerk is P.

Die buigsterkte van hierdie staalplaat word gegee deur die volgende-

σ = 3M/bd2

Plaat het 'n reghoekige deursnit waar,

b is die breedte

d is die diepte van reghoek

M is die buigmoment

Buigsterkte van staalstaaf

Staalstawe word wyd in die konstruksiebedryf gebruik vir versterkingsdoeleindes. Hulle word ook in vliegtuie gebruik. Om konstruksiefout te vermy, is dit baie belangrik om die meganiese eienskappe van stawe wat gebruik word, te ken.

Kom ons kyk na 'n staalstaaf met deursnee d. Die buigsterkte kan gegee word deur die volgende formule-

σ = 32M/πd3

Buigsterkte van staalstaaf

Kom ons veronderstel 'n sirkelvormige staalstaaf met deursnee d met toelaatbare kragwaarde P. Dan sal die buigsterkteformule vir staalstaaf dieselfde wees as dié van staalstaaf.

Die buigsterkte van staalstaaf word in bogenoemde afdelings bespreek.

Buigsterkte van staalkanaal

Kom ons kyk na 'n "I" staalkanaal soos in die figuur hieronder getoon.

Buigsterkte van staal
Beeld: Dwarssnit van I-kanaal

Om die traagheidsmoment van die hele dwarssnit te vind, voeg ons die individuele traagheidsmoment van die dele A, B en C by.

Die buigsterkte van hierdie kanaal kan vanaf die basiese formule geskryf word. Dit wil sê,

σb =My/ek

Buigsterkte van vierkantige staalbuis

Vierkantige buis is bloot 'n hol vierkante deursnitbuis. Hierdie buise word gebruik in die konstruksiebedryf en binnenshuise ontwerp. Dit is baie belangrik om die buigsterkte van vierkantige buis te ken voordat dit in gebruik geneem word.

Die snitmodulus van 'n vierkantige buis kan gegee word deur-

σ = bd3/3

Daarom word die buigsterkte,

σ = 3M/ bd3

Hoe om buigsterkte van staal te bereken

Buigsterkte kan gevind word met behulp van buigtoets. Buigtoetse kan uitgevoer word met 'n enkele aksiale las, driepunt laai opstelling en vier punt laai opstelling.

Kom ons kyk na 'n driepunt-opstelling. Die gegewe data vir die opstelling word hieronder gegee-

Die werkstuk is 'n reghoekige staaf met 'n breedte van 10 cm en diepte van 10 cm. Die lengte van die staaf is 1m en die las by mislukking is 10kN.

Om die buigsterkte van in 'n driepunt-buigtoets te bepaal, word die volgende formule gebruik-

σ = 3FL/ 2bd2

Deur al die waardes in die formule hierbo te vervang wat ons het,

Buigsterkte = 15 MPa

Hoe om opbrengssterkte van staal te bereken

Opbrengsterkte van enige materiaal kan gevind word deur 'n trektoets op 'n universele toetsmasjien te gebruik. Die masjien trek die werkstuk van sy punte af en voorsien ons van 'n stresspanning grafiek waaruit ons maklik die treksterkte van die materiaal kan uitmaak.

Kom ons kyk na die gegewe data-

Las by mislukking- 5kN

Oppervlakte van deursnee- 1mm^2

Die opbrengssterkte kan bereken word deur die formule-

Syt = P/A

Deur die waardes in bogenoemde vergelyking te vervang, kry ons,

Opbrengsterkte = 500Mpa

Die diagram wat uit hierdie toets verkry word, word algemeen as spanningsvervormingsdiagram genoem.

Spanningsvervormingsdiagram

Die grafiek wat die verband tussen stres en spanning toon, word as genoem stres spanningsdiagram.

Hierdie grafiek gee inligting soos opbrengspunt, proporsionele limiet, breukpunt en uiteindelike trek sterkte van die monster. Hierdie diagram maak dit maklik om die meganiese eienskappe van die monster te meet.

Abhishek

Hi ....Ek is Abhishek Khambhata, het B. Tech in Meganiese Ingenieurswese gevolg. Deur vier jaar van my ingenieurswese het ek onbemande vliegtuie ontwerp en gevlieg. My sterkpunt is vloeimeganika en termiese ingenieurswese. My vierdejaarprojek was gebaseer op die prestasieverbetering van onbemande vliegtuie wat sonkragtegnologie gebruik. Ek wil graag met eendersdenkende mense kontak maak.

Onlangse plasings