science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe maximale trekspanning te berekenen

Structurele elementen die axiale trekbelastingen ondervinden, moeten zodanig worden gedimensioneerd dat ze niet vervormen of falen onder die belastingen. Stress is de krachtsverhouding over een eenheidsoppervlak en maakt het mogelijk om materiaalsterktes te vergelijken onafhankelijk van het dwarsdoorsnedeoppervlak. Elk materiaal heeft een theoretische uiteindelijke sterkte en vloeigrens op basis van de eigenschappen van dat materiaal. Als een ingenieur een structureel onderdeel ontwerpt, kan hij daarom de materiaal- en componentafmetingen selecteren op basis van de verwachte belastingen van het systeem. Voor een gegeven component en een bekende trekbelasting is de maximale trekspanning eenvoudig te berekenen.

    Voor een staaf met een constante axiale dwarsdoorsnede, meet de dwarsdoorsnede en bereken het dwarsdoorsnedeoppervlak. Een element met een rechthoekige dwarsdoorsnede van 1 x 2 inch heeft bijvoorbeeld een dwarsdoorsnede van 2 vierkante inch. Een staaf met een cirkelvormige diameter van 2 inch heeft een doorsnede van (1 inch x 1 inch x pi) 3,14 vierkante inch.

    Selecteer voor een staaf met een variabele dwarsdoorsnede de kleinste dwarsdoorsnede. Een conische cilinder heeft bijvoorbeeld de kleinste doorsnede aan het smalste uiteinde van de conus.

    Deel de uitgeoefende belasting door het dwarsdoorsnedegebied om de maximale trekspanning te berekenen. Een lid met een dwarsdoorsnede van 2 in sq en een uitgeoefende belasting van 1000 pond heeft bijvoorbeeld een maximale trekspanning van 500 pond per vierkante inch (psi).