قوة الانحناء للصلب: عدة حالات استخدام وأمثلة


تتناول هذه المقالة موضوع قوة الانحناء للفولاذ. قوة الانحناء هي قدرة المادة على مقاومة أو تحمل إجهاد الانحناء المطبق.

القوة هي القدرة على تحمل أو مقاومة قدر معين من الإجهاد. تمتلك المادة قدرًا معينًا من القوة ، إلا أنها تستطيع تحمل هذا القدر من الضغط. أي قدر من الضغط يتجاوز القوة يمكن أن يؤدي إلى فشل المواد. ببساطة ، يجب أن يكون الضغط المطبق أقل من قوة المادة لتقليل الفشل.

ما هي قوة الانحناء؟

تقويس القوة أو صلابة الانحناء هي قدرة قطعة العمل على تحمل إجهاد الانحناء. ال قوة العاطفة يعتمد على حمل الفشل والطول الفعال لقطعة العمل وأبعاد المقطع العرضي للحزمة.

رياضيا ، يتم إعطاء قوة الانحناء على النحو التالي:

σb = أنا / أنا

أين،

سيجما هو قوة الانحناء أو أقصى إجهاد الانحناء المسموح به يمكن تطبيقها قبل الكسر

M هي لحظة الانحناء

أنا لحظة القصور الذاتي للمقطع العرضي لقطعة العمل

ما هو الانحناء التيبس؟

صلابة الانحناء وقوة الانحناء ليست هي نفسها. كما نوقش أعلاه ، فإن قوة الانحناء هي قدرة قطعة العمل على تحمل قدر معين من إجهاد الانحناء.

من ناحية أخرى ، يخبر صلابة الانحناء مقدار الانحراف الذي ستخضعه قطعة العمل تحت قدر معين من إجهاد الانحناء. تعتمد صلابة الانحناء على لحظة القصور الذاتي للمقطع العرضي لقطعة العمل ومعامل صلابة مادة قطعة العمل.

رياضيا ، يمكن إعطاء صلابة الانحناء كما يلي:

صلابة الانحناء = E x I

حيث ، E هو معامل يونج أو معامل الصلابة

أنا لحظة القصور الذاتي للمقطع العرضي لقطعة العمل

قوة الانحناء من الفولاذ المقاوم للصدأ

يوفر قوة الانحناء لا يعتمد فقط على المادة ولكن أبعاد قطعة العمل أيضًا. يوضح الجدول أدناه قوة الانحناء لقضيب الفولاذ المقاوم للصدأ.

المعادن الأساسيةقوة الانحناء (MPa)
700 W267
700 F817
900 W750
900 F633
الجدول: مقاومة الانحناء لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة
مصدر البيانات: التحقيق في الخواص الميكانيكية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الملحومة بطريقة TIG - الشكل العلمي على ResearchGate. متاح من: https://www.researchgate.net/figure/Mechanical-properties-of-the-base-steel-and-four-steel-welded-pipes_tbl1_329360548 [تم الوصول إليه في 22 كانون الثاني (يناير) 2022]

قوة الانحناء للأنبوب الفولاذي

تستخدم الأنابيب الفولاذية على نطاق واسع في الصناعات. من المهم جدًا معرفة الخصائص الفيزيائية للأنابيب الفولاذية وسلوك هذه الأنابيب تحت أنواع الأحمال المختلفة.

يمكن العثور على قوة الانحناء للأنبوب الفولاذي باستخدام الصيغة الواردة أدناه

σ = 32MD / π (د4-d4)

أين،

D هو القطر الخارجي للأنبوب

د هو القطر الداخلي للأنبوب

الأنبوب عبارة عن أسطوانة مجوفة.

قوة الانحناء للصفائح الفولاذية

لنفترض وجود صفيحة فولاذية بعمق د وعرض ب. الحمل المسموح به هو P.

يتم تحديد مقاومة الانحناء لهذه اللوحة الفولاذية من خلال ما يلي:

σ = 3 م / دينار بحريني2

تحتوي اللوحة على مقطع عرضي مستطيل حيث ،

ب هو العرض

د هو عمق المستطيل

M هي لحظة الانحناء

قوة الانحناء لقضيب الصلب

تستخدم قضبان الصلب على نطاق واسع في صناعة البناء لغرض التعزيز. كما يتم استخدامها في الطائرات. لتجنب فشل البناء ، من المهم جدًا معرفة الخصائص الميكانيكية للقضبان المستخدمة.

دعونا ننظر في قضيب فولاذي قطره د. يمكن إعطاء قوة الانحناء بالصيغة التالية-

σ = 32 م / π د3

قوة الانحناء لقضيب الصلب

لنفترض أن قضيبًا فولاذيًا دائريًا بقطر d له قيمة القوة المسموح بها P. ثم صيغة مقاومة الانحناء لقضيب الصلب ستكون مماثلة لتلك الخاصة بالقضيب الفولاذي.

تمت مناقشة قوة الانحناء للقضيب الفولاذي في الأقسام أعلاه.

قوة الانحناء للقناة الفولاذية

دعونا نفكر في قناة فولاذية "I" كما هو موضح في الشكل أدناه.

قوة الانحناء من الفولاذ
الصورة: المقطع العرضي للقناة

لإيجاد لحظة القصور الذاتي للمقطع العرضي بأكمله ، نضيف لحظة القصور الذاتي الفردية للأجزاء A و B و C.

يمكن كتابة قوة الانحناء لهذه القناة من الصيغة الأساسية. هذا هو،

σb = أنا / أنا

قوة الانحناء للأنبوب الفولاذي المربع

الأنبوب المربع هو ببساطة أنبوب مقطع عرضي مربع مجوف. تستخدم هذه الأنابيب في صناعة البناء والتصميم الداخلي. من المهم جدًا معرفة قوة الانحناء للأنبوب المربع قبل استخدامه.

يمكن إعطاء معامل المقطع للأنبوب المربع من خلال-

σ = دينار بحريني3/3

ومن هنا تصبح قوة الانحناء ،

σ = 3 م / دينار بحريني3

كيفية حساب قوة الانحناء للصلب

يمكن العثور على قوة الانحناء باستخدام اختبار الانحناء. يمكن إجراء اختبارات الانحناء بحمل محوري واحد ، وإعداد تحميل من ثلاث نقاط وإعداد تحميل بأربع نقاط.

دعونا ننظر في إعداد ثلاث نقاط. البيانات المعطاة للإعداد مذكورة أدناه-

القطعة عبارة عن قضيب مستطيل بعرض 10 سم وعمق 10 سم. يبلغ طول القضيب 1 متر والحمل عند الفشل 10 كيلو نيوتن.

للعثور على قوة الانحناء في اختبار الانحناء من ثلاث نقاط ، يتم استخدام الصيغة التالية-

σ = 3 FL / 2bd2

استبدال جميع القيم في الصيغة أعلاه لدينا ،

قوة الانحناء = 15 ميجا باسكال

كيفية حساب قوة الخضوع للفولاذ

يمكن العثور على قوة الخضوع لأي مادة باستخدام اختبار الشد على آلة الاختبار الشاملة. تقوم الآلة بسحب قطعة العمل من نهاياتها وتزودنا بملف سلالة الإجهاد الرسم البياني الذي يمكننا من خلاله بسهولة تحديد قوة الشد للمادة.

دعونا ننظر في البيانات المقدمة-

تحميل عند الفشل - 5 كيلو نيوتن

مساحة المقطع العرضي - 1 مم ^ 2

يمكن حساب قوة الخضوع باستخدام الصيغة-

Syt = P / A

استبدال القيم في المعادلة أعلاه التي نحصل عليها ،

قوة الغلة = 500Mpa

يُطلق على الرسم البياني الذي تم الحصول عليه من هذا الاختبار عمومًا اسم مخطط إجهاد الإجهاد.

مخطط إجهاد الإجهاد

يسمى الرسم البياني الذي يوضح العلاقة بين الإجهاد والانفعال باسم إجهاد مخطط سلالة.

يقدم هذا الرسم البياني معلومات مثل نقطة العائد ، والحد التناسبي ، ونقطة الكسر ، والشد النهائي قوة العينة. هذا الرسم البياني يجعل من السهل قياس الخواص الميكانيكية للعينة.

ابهيشيك

مرحباً .... أنا أبهيشيك خامبهاتا ، لقد تابعت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. طوال أربع سنوات من عملي في الهندسة ، قمت بتصميم وطيران طائرات بدون طيار. موطن قوتي هو ميكانيكا الموائع والهندسة الحرارية. استند مشروعي في السنة الرابعة إلى تحسين أداء المركبات الجوية غير المأهولة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. أود التواصل مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل.

آخر المقالات