Calcolo esempio: Progettazione di un albero sotto le condizioni di carico combinate
La progettazione di un albero che può resistere alle condizioni di carico combinate richiede la comprensione dei tipi di stress coinvolti e di come interagiscono.
Tipi di carichi su un albero
Gli alberi spesso sperimentano più tipi di carichi contemporaneamente, tra cui torsione, piegatura e forze assiali.
Calcolo delle stringhe combinate
Per determinare lo stress massimo, gli ingegneri calcolano le tensioni individuali da torsione, piegatura e carichi assiali, combinati con il principio di sovrapposizione, e lo stress combinato viene controllato contro i limiti consentiti del materiale.
Calcolo di esempio
Supponiamo che un albero sperimenti una torsione di sforzo di taglio torsionale di 50 MPa, una flessione di 30 MPa, e uno stress assiale di 20 MPa. Lo stress equivalente può essere stimato utilizzando il criterio von Mises:
equivalente[] = √[(σ[b + σa]]2 + 3τ2]
Dove:
- σb = stress di piegatura = 30 MPa
- σa = stress assiale = 20 MPa
- τ = stress della cinghia = 50 MPa
Calcolo:
σequivalente[ = √[(30 + 20)2 + 3(50)2] = √[502 + 3×2500] = √[2500 + 7500] = √10000 = 100 MPa
Il materiale dell'albero deve avere uno stress consentibile superiore a 100 MPa per garantire la sicurezza sotto questi carichi combinati.