В этой статье обсуждается допустимое напряжение изгиба. Термин «допустимый» накладывает предел, который не может быть нарушен. Он определяет предел безопасности, превышение которого может привести к отказу.
При проектировании механических компонентов также учитываются неизвестные проблемы, в связи с чем вводится запас прочности. Повышение уровня безопасности также увеличивает стоимость продукта, поэтому во время проектирования согласовывается идеальное допустимое напряжение.
Что такое допустимое напряжение изгиба?
допустимый изгиб Нагрузка — это самая безопасная величина нагрузки, которую можно приложить к компоненту, не опасаясь выхода из строя. Это очень важный термин, используемый в машиностроении и строительстве. Знание допустимых напряжений помогает решить, какой материал следует использовать.
Любое напряжение, превышающее допустимый предел напряжения, является признаком опасности для компонента. Формула допустимого напряжения изгиба обсуждается в следующих разделах этой статьи. Это напряжение отличается от максимального напряжения изгиба и может быть равно или меньше максимального напряжения изгиба.
Изображение кредита: Википедия
Максимальное напряжение изгиба
Значение изгибающего напряжения, при превышении которого компонент гарантированно выйдет из строя, называется максимальным изгибающим напряжением. Это верхний предел напряжения или точка разрушения/разрушения материала.
Это конечный предел напряжения, которое может быть приложено к материалу. Выше этого предела вероятность отказа компонента составляет 100 %. Это напряжение превышает допустимое напряжение изгиба.
Формула допустимого напряжения изгиба
Допустимое напряжение зависит от различных факторов, с учетом каждого фактора выводится единый термин, называемый коэффициентом безопасности. Коэффициент запаса дифференцирует термин максимум изгибающее напряжение и допустимое напряжение изгиба.
Максимальное напряжение изгиба обсуждается в предыдущем разделе. Формула допустимого напряжения изгиба приведена ниже: σдопустимый = σМакс/Fs
Если запас прочности равен единице, то максимальное напряжение изгиба равно допустимому напряжению изгиба.
Как рассчитать допустимое напряжение изгиба
Допустимое напряжение изгиба рассчитывается по формуле, описанной в предыдущем разделе. Предпосылками расчета допустимого напряжения изгиба является определение коэффициента запаса прочности в соответствии с типом применения и максимальным напряжением изгиба.
Допустимая прочность бетона на изгиб
Бетон широко используется в строительной отрасли. В настоящее время бетонные дороги также преобладают в огромном масштабе. Очень важно знать прочность бетона на изгиб.
Прочность на изгиб различных марок бетона приведена ниже:
- М15-5.0 МПа
- М20-7.0 МПа
- М25-8.5 МПа
- М30-10.0 МПа
- М40-13.0 МПа
- М45-14.5 МПа
- М50-16.0 МПа
Допустимая прочность алюминия на изгиб
Алюминий имеет механические преимущества перед другими металлами, поскольку он легче по весу. Существует несколько марок алюминия, которые можно легко согнуть, это:
- Алюминиевый сплав 3003
- Алюминиевый сплав 5052
- Алюминиевый сплав 5083
Прочность на изгиб алюминия марки AL6061 составляет 299 МПа, и это значение может увеличиваться до 446 МПа для гибридных композитов CSA, что примерно на 49% выше, чем у основного металла AL6061.
Допустимая прочность на изгиб фанеры
Прочность фанеры на изгиб зависит от количества слоев, толщины слоев и расположения волокон слоев.
Для растянутого слоя прочность на изгиб равна:
- Для направления волокон параллельно пролету - 20 МПа
- Для направления зерна нормально к пролету-15 МПа
Для слоя при сжатии прочность на изгиб равна:
- Для направления волокон параллельно пролету-10 МПа
- Для направления зерна нормально к пролету-8 МПа
Приведенные выше данные взяты из испытаний, проведенных на 5 слоях толщиной 6 мм каждый.
Допустимое напряжение изгиба древесины
На рынке представлены различные виды древесины. Чаще всего используются клен, дуб, сосна, красное дерево.
Ниже приведены допустимые напряжения изгиба указанных пород древесины.
- Клен– 1271-1491 МПа
- дуб-1369-1610 МПа
- Сосновый лес-1222-1438 МПа
- Красное дерево-1320-1553 МПа
Пример расчета допустимого напряжения изгиба
Рассмотрим приведенные данные для образца-образца:
Максимальный изгибающее напряжение которое может выдержать образец, составляет 100 МПа.
Коэффициент запаса должен быть около 1.5.
Рассчитайте допустимое напряжение изгиба.
Допустимое напряжение можно найти по формуле, описанной в предыдущем разделе.
После подстановки значений в формулу получаем допустимое напряжение изгиба 66.67 МПа.
