Hoe om buigspanning te bereken: Uitputtende gebruiksgevalle en voorbeelde


Hierdie artikel verduidelik hoe om buigspanning te bereken. Buiging verwys na die buiging van werkstuk vanaf sy lengte-as wanneer 'n normale krag op sy oppervlak toegepas word.

Oormatige buiging kan lei tot breuk van die werkstuk, daarom is dit belangrik om die hoeveelheid buigspanning te bereken wat 'n spesifieke werkstuk kan hanteer. In hierdie artikel word konsepte van veranderlike spanning en buigspanning breedvoerig bespreek.

Wat is buigspanning?

Buigspanning is die normale krag wat toegepas word op eenheidsdeursnee-area van die werkstuk wat veroorsaak dat die werkstuk buig en moeg word.

Buigstres hang af van traagheidsmoment en buigmoment wat deur die werkstuk ervaar word.

Wiskundig kan buigspanning gegee word as-

Sb = M.b/I

Waar, Sb die buigsterkte van die balk is

Mb is die buigmoment

I is die traagheidsmoment van die dwarssnit van die balk

Hoe om buigspanning in balke te bereken?

'n Balk is 'n strukturele element wat ontwerp is om primêre ladings te dra wat sywaarts op die balk se as inwerk. Wanneer 'n las op die balk toegepas word, lei dit tot skuif- en buigspannings wat interne spannings veroorsaak.

Vir die berekening van buiging stres in 'n balk moet ons die Young se modulus van die materiaal wat in balk gebruik word (Young se modulus verskil vir verskillende materiale), radius van kromming na buiging en die afstand vanaf neutrale as waarteen las toegepas word, ken.

Wiskundig,

σb = E/R x y

waar,

E is die Young se modulus van materiaal

R is die radius van buiging of kromming

y is die afstand vanaf neutrale as

Hoe om buigspanning in pyp te bereken?

'n Pyp (gewoonlik maar nie noodwendig van sirkelvormige deursnee nie) is 'n buisvormige gedeelte waardeur vloeistowwe vervoer of deurgevoer word.

Die formule vir die berekening van die buigspanning in pyp is dieselfde as dié van balk. Soos bespreek in bogenoemde afdeling, word die formule vir die berekening van die buigspanning in pyp hieronder gegee-

σb = E/R x y

waar,

E is die Young se modulus van materiaal

R is die radius van buiging of kromming

y is die afstand vanaf neutrale as

Hoe om buigspanning in plaat te bereken?

Die buiging of defleksie van plaat loodreg op die dwarssnitvlak van plaat wanneer dit aan 'n las onderwerp word, word die buiging van plaat genoem. Deur die waardes van defleksie te gebruik, kan ons die buigspanning bereken.

Na berekening buig spanning, kan ons mislukkingsteorieë toepas om te verifieer of die werkstuk sal werk of nie. Teorieë van mislukking is vyf teorieë wat gebruik kan word om die veiligheid van die materiaal onder verskillende vragte te bepaal.

hoe om buigspanning te bereken
Beeld: Buiging van plaat

Image krediete: BbanerjeBuig SirkelplaatCC BY-SA 3.0

Die formule vir die vind van buigspanning in Kirchhoff-Love plate word hieronder gegee-

vir y rigting,

Hoe om buigspanning in skag te bereken?

Asse is roterende elemente in 'n masjien of sy komponent. Hierdie roterende asse ervaar veranderlike spanning wat trek, dan saamdruk en dan weer trek soos die as aanhou roteer.

Die buigspanning hou aan om sy teken van trek na druk te verander wanneer 'n las op asse onder rotasie toegepas word.

Wiskundig is die formule vir buigspanning vir hol asse –

waar,

M is die buigmoment

D0 is die buitenste deursnee van die skag

Di is die binnedeursnee van die skag

Wat is teorieë van mislukking?

Wanneer 'n masjienelement aan 'n las onderwerp word, is dit belangrik om die modus van mislukking van die element te ken. Teorieë van mislukking word gemaak om die ontwerpprosedure te vergemaklik aangesien dit die modus van mislukking en veiligste toelaatbare las vertel om daardie mislukking te voorkom.

Ons sal hierdie teorieë kortliks bespreek. Die vyf teorieë van mislukking is soos volg-

  • Maksimum hoofstres teorie of Rankine teorie– As enige een van die hoofspannings die maksimum vloeisterkte van die materiaal oorskry, sal die materiaal misluk of swig sal plaasvind.
  • Maksimum hoofvervormingsteorie of St. Venant se teorie– Die opbrengs vind plaas wanneer die maksimum hoofvervorming die vervorming by trek-opbrengspunt oorskry.
  • Maksimum skuifspanningsteorie of Tresca se teorie– Die vloei vind plaas wanneer die maksimum skuifspanning die skuifspanning by trek-leëpunt oorskry.
  • Maksimum vervorming energie teorie– Die mislukking sal plaasvind wanneer die maksimum vervormingsenergie geabsorbeer per eenheid volume die vervormingsenergie by opbrengspunt oorskry.
  • Vervorming energie teorie– Die mislukking sou voorkom as vervorming plaasgevind het as gevolg van aanwending van las die vervorming wat by trek-leëpunt voorkom, oorskry.

Hoe om maksimum buigspanning te bereken?

Wanneer 'n las op roterende as toegepas word, vind trekspanning by die onderste vesel en drukspanning kom by bo-vesel voor. Daar is 'n punt tussen die boonste laag en onderste laag waar die buigspanning maksimum is.

Op die verste punt van die neutrale as sal maksimum spanning plaasvind en om hierdie maksimum buigspanning te bereken moet ons die waardes van buigmoment, traagheidsmoment en die afstand vanaf die neutrale as waar die las toegepas word, ken.

Wiskundig kan maksimum buigspanning gevind word deur die vergelyking hieronder gegee-

σb = MR/I

waar,

M is die traagheidsmoment

R is die radius van buiging of kromming

I is die traagheidsmoment van dwarssnit

Wat is veiligheidsfaktor?

Veiligheidsfaktor is die marge waarmee die materiaal sterker is as wat dit eintlik moet wees. Hierdie marge is 'n belangrike ontwerpoorweging wat bedoel is vir 'n veiliger ontwerp.

Dit is die verhouding van maksimum spanning tot toelaatbare spanning. Oor die algemeen word die veiligheidsfaktor as 2 gehou vir veiliger ontwerp. Hierdie faktor is 'n belangrike ontwerpoorweging omdat daar verskeie onakkuraathede in die materiaal kan wees wat tot ontwerpmislukking kan lei. Dus is 'n veiligheidsmarge wenslik.

Wat wys 'n SN-kromme?

Die SN-kromme wys hoeveel siklusse dit neem vir versuim om te voorkom wanneer die materiaal herhaaldelik deur 'n reeks spanning gesirkel word.

Dit toon die uithouvermoë van die materiaal onder die afwisselende spanning. Wisselspannings sal plaasvind wanneer die as roteer. Die roterende as ly veranderlike las na voltooiing van elke rotasie.

Hoe om toelaatbare buigspanning te bereken?

Soos die naam aandui, word die maksimum spanning wat 'n werkstuk kan hou sonder breek genoem as toelaatbare buigspanning. Die term toelaatbaar verteenwoordig dat die spanning nie verder moet gaan as hierdie toelaatbare punt nie.

Dit is die veilige waarde van stres wat toegepas kan word.

Toelaatbare buigspanning kan gegee word deur die verband hieronder gegee-

σtoelaatbare = σb/Fs

waar,

Fs is faktor van veiligheid

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