Yhdistettyjen kuormitusolosuhteiden kestävä akselin suunnittelu edellyttää, että ymmärrät siihen liittyvät jännitykset ja niiden vuorovaikutuksen. Insinöörit käyttävät erityisiä laskelmia varmistaakseen akselin lujuuden ja kestävyyden eri voimissa.

Kuormatyypit varjossa

Akselien kuormitus on usein monityyppisiä samanaikaisesti, kuten vääntö-, taivutus- ja aksiaalivoimat. Jokainen kuorma lisää akselin kokemaa kokonaisrasitusta.

Yhdistettyjen Stresssien laskeminen

Suurinta stressiä määritettäessä insinöörit laskevat yksilölliset jännitykset väännöksistä, taivutuksista ja aksiaalikuormista. Nämä yhdistetään käyttämällä superposition periaatetta. Yhdistetty jännitys tarkastetaan materiaalin sallituista rajoista.

Esimerkkilaskenta

Oletetaan akseli kokee vääntömomentti leikkaus stressi 50 MPa, taivutus stressi 30 MPa, ja aksiaalinen stressi 20 MPa. Ekvivalentti stressi voidaan arvioida käyttäen von Mises kriteeri:

σekvival = .[[(σb + σa[])2 + 3τ2]

jossa

  • σb = taivutusjännitys = 30 MPa
  • σa = aksiaalinen jännitys = 20 MPa
  • τ = leikkausrasitus = 50 MPa

Lasketaan:

σekvival[ = ...[(30 + 20) 2 + 3(50)2] = ...[502 + 3×2500] = ...[2500 + 7500] = ..10000 = 100 MPa

Akselin materiaalin sallitun kuormituksen on oltava yli 100 MPa, jotta varmistetaan näiden yhdistettyjen kuormien turvallisuus.