Přípustné napětí v ohybu: Podrobná fakta a často kladené otázky

by

Tento článek pojednává o dovoleném namáhání v ohybu. Termín přípustné ukládá hranici, kterou nelze překročit. Definuje bezpečnostní limit, jehož překročení může vést k selhání.

Při navrhování mechanických součástí jsou brány v úvahu i neznámé problémy, kvůli kterým je zaveden bezpečnostní faktor. Zvyšující se úrovně bezpečnosti také zvyšují náklady na produkt, takže při navrhování je vyjednáno ideální množství přípustného napětí.

Jaké je dovolené ohybové napětí?

Přípustný ohýbání namáhání je nejbezpečnější namáhání, které může být na součást aplikováno bez obav z poruchy. Jedná se o velmi důležitý termín používaný ve strojírenství a stavebnictví. Znalost povolených napětí pomáhá při rozhodování o vhodném materiálu, který má být použit.

Jakékoli napětí přesahující povolený limit napětí je známkou nebezpečí pro součást. Vzorec pro dovolené napětí v ohybu je diskutován v dalších částech tohoto článku. Toto napětí se liší od maximálního ohybového napětí a může být stejné nebo menší než maximální ohybové napětí.

dovolené napětí v ohybu
Obrázek: Ohýbání

Obrázek kreditů: Wikipedia

Maximální namáhání v ohybu

Hodnota namáhání v ohybu, při jejímž překročení se komponenta jistě poruší, se nazývá maximální ohybové napětí. Toto je horní mez napětí nebo bod lomu/lomu materiálu.

Toto je koncová mez napětí, které může být na materiál aplikováno. Za tímto limitem má komponenta 100% pravděpodobnost selhání. Toto napětí je větší než dovolené ohybové napětí.

Vzorec přípustného ohybového napětí

Přípustné napětí závisí na různých faktorech, s ohledem na každý faktor je odvozen jeden termín nazývaný faktor bezpečnosti. Faktor bezpečnosti rozlišuje pojem maximum ohybové napětí a dovolené napětí v ohybu.

Maximální ohybové napětí je diskutováno ve výše uvedené části. Vzorec pro dovolené napětí v ohybu je uveden níže - σpřípustný =σmax/Fs

Pokud je součinitel bezpečnosti jednotný, pak se maximální napětí v ohybu rovná dovolenému napětí v ohybu.

Jak vypočítat dovolené napětí v ohybu

Přípustné napětí v ohybu se vypočítá pomocí vzorce popsaného ve výše uvedené části. Předpokladem pro výpočet dovoleného namáhání v ohybu je stanovení součinitele bezpečnosti podle druhu použití a maximálního namáhání v ohybu.

Přípustná pevnost betonu v ohybu

Beton se ve velké míře používá ve stavebnictví. V dnešní době také převládají v obrovském měřítku betonové silnice. Je velmi důležité znát pevnost betonu v ohybu.

Pevnost v ohybu různých druhů betonu je uvedena níže -

  • M15-5.0 MPa
  • M20-7.0 MPa
  • M25-8.5 MPa
  • M30-10.0 MPa
  • M40-13.0 MPa
  • M45-14.5 MPa
  • M50-16.0 MPa

Přípustná pevnost v ohybu hliníku

Hliník má oproti jiným kovům mechanickou výhodu, protože je lehčí. Existuje několik druhů hliníku, které lze snadno ohýbat.

  • Hliníková slitina 3003
  • Hliníková slitina 5052
  • Hliníková slitina 5083

Pevnost v ohybu hliníku jakosti AL6061 je 299 MPa a tato hodnota se může zvýšit až na 446 MPa u hybridních CSA kompozitů, což je asi o 49 % vyšší verze než u obecného kovu AL6061.

Přípustná pevnost v ohybu překližky

Pevnost překližky v ohybu závisí na počtu vrstev, tloušťce vrstev a uspořádání zrn vrstev.

Pro vrstvu v tahu je pevnost v ohybu -

  • Pro směr zrna rovnoběžný s rozpětím-20 MPa
  • Pro směr zrn normální až rozpětí -15MPa

Pro vrstvu v tlaku je pevnost v ohybu -

  • Pro směr zrna rovnoběžný s rozpětím-10MPa
  • Pro směr zrn normální až rozpětí -8MPa

Výše uvedená data jsou převzata z testu provedeného na 5 vrstvách, každá o tloušťce 6 mm.

Přípustné namáhání dřeva v ohybu

Na trhu jsou k dispozici různé druhy dřeva. Nejčastěji používané jsou - javor, dub, borovice, sekvoj.

Přípustná ohybová napětí výše uvedených druhů dřeva jsou uvedena níže -

  • Javor– 1271-1491 MPa
  • Dub-1369-1610 MPa
  • Borové dřevo-1222-1438 MPa
  • Redwood-1320-1553 MPa

Jak vypočítat příklad dovoleného ohybového napětí

Uvažujme uvedená data pro ukázkový exemplář:

Maximální ohybové napětí který vzorek pojme, je 100 MPa.

Koeficient bezpečnosti se má držet kolem 1.5

Vypočítejte dovolené napětí v ohybu.

Dovolené napětí lze zjistit pomocí vzorce diskutovaného ve výše uvedené části.

Po dosazení hodnot ve vzorci dostaneme dovolené ohybové napětí 66.67 MPa.