Pevnost oceli v ohybu: Několik případů použití a příklady

Tento článek pojednává o pevnosti oceli v ohybu. Pevnost v ohybu je schopnost materiálu odolávat nebo odolávat aplikovanému ohybovému napětí.

Síla je schopnost vydržet nebo odolat určitému množství stresu. Materiál má určitou pevnost, pouze takové napětí, které vydrží. Jakékoli napětí, které překročí pevnost, může vést k porušení materiálu. Jednoduše řečeno, aplikované napětí by mělo být menší než pevnost materiálu, aby se minimalizovalo selhání.

Co je pevnost v ohybu?

Ohýbání pevnost nebo tuhost v ohybu je schopnost obrobku odolat namáhání v ohybu. The pevnost v ohybu závisí na zatížení při porušení, efektivní délce obrobku a rozměrech průřezu nosníku.

Matematicky je pevnost v ohybu dána jako -

σ_b = Můj/Já

kde,

sigma je pevnost v ohybu nebo maximální dovolené napětí v ohybu které lze aplikovat před zlomeninou

M je ohybový moment

I je moment setrvačnosti průřezu obrobku

Co je ohybová tuhost?

Tuhost v ohybu a pevnost v ohybu nejsou stejné. Jak bylo diskutováno výše, pevnost v ohybu je schopnost obrobku vydržet dané množství ohybového napětí.

Na druhou stranu tuhost v ohybu udává velikost ohybu, kterému obrobek podstoupí při dané velikosti ohybového napětí. Ohybová tuhost závisí na momentu setrvačnosti průřezu obrobku a modulu tuhosti materiálu obrobku.

Matematicky lze tuhost v ohybu zadat jako

Tuhost v ohybu = E x I

Kde E je Youngův modul nebo modul tuhosti

I je moment setrvačnosti průřezu obrobku

Pevnost v ohybu nerezové oceli

Projekt ohybová síla závisí nejen na materiálu, ale také na rozměrech obrobku. Níže uvedená tabulka ukazuje pevnost v ohybu tyče z nerezové oceli.

Pevnost v ohybu ocelové trubky

Ocelové trubky se používají ve velkém měřítku v průmyslu. Je velmi důležité znát fyzikální vlastnosti ocelových trubek a chování těchto trubek při různých typech zatížení.

Pevnost v ohybu ocelové trubky lze zjistit pomocí vzorce uvedeného níže -

σ = 32MD/π(D⁴-d⁴)

kde,

D je vnější průměr trubky

d je vnitřní průměr trubky

Trubka je jednoduše dutý válec.

Pevnost v ohybu ocelového plechu

Předpokládejme ocelový plech o hloubce da šířce b. Přípustné zatížení, které na něj působí, je P.

Pevnost v ohybu tohoto ocelového plechu je dána následujícím-

a = 3M/bd²

Deska má obdélníkový průřez, kde

b je šířka

d je hloubka obdélníku

M je ohybový moment

Pevnost v ohybu ocelové tyče

Ocelové tyče jsou široce používány ve stavebnictví pro účely vyztužení. Používají se i v letadlech. Aby se předešlo selhání konstrukce, je velmi důležité znát mechanické vlastnosti použitých tyčí.

Uvažujme ocelovou tyč o průměru d. Pevnost v ohybu může být dána následujícím vzorcem -

σ = 32 M/πd³

Pevnost v ohybu ocelové tyče

Předpokládejme kruhovou ocelovou tyč o průměru d s hodnotou dovolené síly P. Potom bude vzorec pevnosti v ohybu pro ocelovou tyč stejný jako pro ocelovou tyč.

Pevnost v ohybu ocelové tyče je diskutována ve výše uvedených částech.

Pevnost v ohybu ocelového kanálu

Uvažujme ocelový kanál „I“, jak je znázorněno na obrázku níže.

Pro zjištění momentu setrvačnosti celého průřezu sečteme jednotlivé momenty setrvačnosti částí A, B a C.

Pevnost v ohybu tohoto kanálu lze napsat ze základního vzorce. to znamená,

σ_b = Můj/Já

Pevnost v ohybu ocelové čtvercové trubky

Čtvercová trubka je jednoduše dutá trubka čtvercového průřezu. Tyto trubky se používají ve stavebnictví a interiérovém designu. Před použitím je velmi důležité znát pevnost v ohybu čtvercové trubky.

Modul průřezu čtvercové trubky může být dán -

σ = bd³/3

Tím se pevnost v ohybu stává,

a = 3M/bd³

Jak vypočítat pevnost v ohybu oceli

Pevnost v ohybu lze zjistit pomocí testu ohybu. Ohybové testy lze provádět s jedním axiálním zatížením, nastavením tříbodového zatížení a nastavením čtyřbodového zatížení.

Podívejme se na nastavení tří bodů. Uvedené údaje pro nastavení jsou uvedeny níže -

Obrobek je obdélníková tyč o šířce 10 cm a hloubce 10 cm. Délka tyče je 1m a zatížení při porušení je 10kN.

Pro zjištění pevnosti v ohybu v tříbodovém ohybovém testu se používá následující vzorec -

σ = 3FL/ 2bd²

Dosazením všech hodnot ve výše uvedeném vzorci máme,

Pevnost v ohybu = 15 MPa

Jak vypočítat mez kluzu oceli

Mez kluzu jakéhokoli materiálu lze zjistit pomocí tahové zkoušky na univerzálním zkušebním stroji. Stroj vytahuje obrobek z jeho konců a poskytuje nám a nervové vypětí graf, ze kterého snadno zjistíme pevnost materiálu v tahu.

Uvažujme uvedené údaje -

Zatížení při poruše- 5kN

Plocha průřezu- 1mm^2

Mez kluzu lze vypočítat pomocí vzorce -

S_yt = P/A

Dosazením hodnot ve výše uvedené rovnici dostaneme,

Mez kluzu = 500 MPa

Diagram získaný z tohoto testu se běžně nazývá diagram napětí deformace.

Diagram napětí

Graf, který ukazuje vztah mezi napětím a napětím, se nazývá as stres deformační diagram.

Tento graf poskytuje informace jako mez kluzu, proporcionální mez, bod lomu a mez pevnosti v tahu pevnost vzorku. Tento diagram usnadňuje měření mechanických vlastností vzorku.