Осьове напруження описує величину сили на одиницю площі поперечного перерізу, яка діє в поздовжньому напрямку променя або осі. Осьове напруження може змусити члена стискатися, застібатися, подовжуватися або виходити з ладу. Деякі деталі, які можуть відчувати осьову силу, - це будівництво лаг, шпильок і різних типів валів. Найпростіша формула осьового напруження - це сила, поділена на площу поперечного перерізу. Сила, що діє на цей перетин, може бути не відразу очевидною.
Визначте величину сили, яка діє прямо в нормі (перпендикулярно) на перетин. Наприклад, якщо лінійна сила відповідає поперечному перерізу під кутом 60 градусів, лише частина цієї сили безпосередньо викликає осьове напруження. Використовуйте синус тригонометричної функції, щоб визначити, наскільки перпендикулярна сила до обличчя; осьова сила дорівнює величині сили, кратній синусу кута падаючого. Якщо сила надходить на 90 градусів до грані, 100 відсотків сили є осьовою силою.
Виберіть конкретну точку, в якій проаналізуйте осьове напруження. Обчисліть площу поперечного перерізу в цій точці.
Обчисліть осьове напруження за рахунок лінійної сили. Це дорівнює складовій лінійної сили, перпендикулярної грані, розділеної площею поперечного перерізу.
Обчисліть загальний момент, що діє на цікавий переріз. Для статичного променя цей момент буде рівним і протилежним сумі моментів, що діють з обох боків перерізу. Існує два типи моментів: прямі моменти, застосовані консольною опорою, і моменти, створені навколо перерізу вертикальними силами. Момент, зумовлений вертикальною силою, дорівнює його величині, кратної відстані від точки, що цікавить. Використовуйте косинусну функцію для обчислення вертикальної складової будь-яких лінійних сил, прикладених до кінців осі.
Обчисліть осьове напруження через моменти. Коли мить діє на вісь, це створює напругу або у верхній, або в нижній половині її, і стиснення в іншій. Напруга дорівнює нулю вздовж лінії, що проходить через центр осі (званої нейтральною віссю) і лінійно збільшується як до її верхнього, так і до нижнього краю. Формула напруги внаслідок згинання становить (M * y) / I, де M = момент, y = висота над або під нейтральною віссю, а I = момент інерції у центроїді осей. Ви можете вважати момент інерції як здатність пучків протистояти згину. Це число найпростіше отримати з таблиць попередніх обчислень для загальних форм поперечного перерізу.
Додайте напруження, викликані лінійними силами та моментами, щоб отримати загальну осьову напругу для аналізованої точки.