Η αξονική καταπόνηση περιγράφει την ποσότητα δύναμης ανά μονάδα διατομής που ενεργεί κατά την διαμήκη κατεύθυνση μιας δοκού ή άξονα. Η αξονική τάση μπορεί να προκαλέσει τη συμπίεση, την πόρπη, την επιμήκυνση ή την αποτυχία. Ορισμένα μέρη που μπορεί να βιώσουν αξονική δύναμη κατασκευάζουν δοκάρια, καρφιά και διάφορους τύπους αξόνων. Η απλούστερη φόρμουλα για αξονική καταπόνηση είναι η δύναμη που διαιρείται με την εγκάρσια διατομή. Ωστόσο, η δύναμη που ενεργεί σε αυτή τη διατομή μπορεί να μην είναι άμεσα προφανής.
Προσδιορίστε το μέγεθος της δύναμης που δρα άμεσα κανονικά (κάθετα) στην εγκάρσια τομή. Για παράδειγμα, εάν μια γραμμική δύναμη συναντά τη διατομή σε γωνία 60 μοιρών, μόνο ένα τμήμα αυτής της δύναμης προκαλεί άμεσα αξονική τάση. Χρησιμοποιήστε το τριγωνομετρικό ημίτονο για να μετρήσετε πόσο κάθετη είναι η δύναμη στο πρόσωπο. η αξονική δύναμη ισούται με το μέγεθος της δύναμης που διέρχεται από το ημίτονο της προσπίπτουσας γωνίας. Εάν η δύναμη εισέλθει σε 90 μοίρες στο πρόσωπο, το 100 τοις εκατό της δύναμης είναι αξονική δύναμη.
Επιλέξτε ένα συγκεκριμένο σημείο στο οποίο πρέπει να αναλύσετε την αξονική τάση. Υπολογίστε την περιοχή της εγκάρσιας τομής στο σημείο αυτό.
Υπολογίστε την αξονική τάση λόγω γραμμικής δύναμης. Αυτό είναι ίσο με το συστατικό της γραμμικής δύναμης κάθετης προς την επιφάνεια διαιρούμενης από την επιφάνεια εγκάρσιας τομής.
Υπολογίστε τη συνολική ροπή που ασκείται στην ενδιαφέρουσα διατομή. Για μια στατική δέσμη, αυτή η στιγμή θα είναι ίση και αντίθετη με το άθροισμα των στιγμών που ενεργούν εκατέρωθεν της διατομής. Υπάρχουν δύο τύποι στιγμών: άμεσες στιγμές, όπως αυτές εφαρμόζονται από ένα στήριγμα με πρόβολο, και στιγμές που δημιουργούνται γύρω από την εγκάρσια τομή από κάθετες δυνάμεις. Η στιγμή που οφείλεται σε μία κατακόρυφη δύναμη ισούται με την έκταση της απόστασης από το σημείο ενδιαφέροντος. Χρησιμοποιήστε τη συνάρτηση συνημιτόνου για να υπολογίσετε το κάθετο συστατικό κάθε γραμμικής δύναμης που εφαρμόζεται στα άκρα του άξονα.
Υπολογίστε την αξονική τάση που οφείλεται σε στιγμές. Όταν μια στιγμή ενεργεί σε έναν άξονα, δημιουργεί ένταση είτε στο πάνω είτε στο κάτω μισό του, και συμπίεση στο άλλο. Η τάση είναι μηδενική κατά μήκος της γραμμής που διέρχεται από το κέντρο του άξονα (ονομάζεται ουδέτερος άξονας) και αυξάνεται γραμμικά προς την άνω και την κάτω άκρη της. Ο τύπος για την τάση που οφείλεται σε κάμψη είναι (M * y) / I, όπου M = ροπή, y = το ύψος πάνω ή κάτω από τον ουδέτερο άξονα και I = η στιγμή αδράνειας στο κέντρο των αξόνων. Μπορείτε να σκεφτείτε τη στιγμή της αδράνειας ως ικανότητα των δοκών να αντισταθούν στην κάμψη. Αυτός ο αριθμός είναι ευκολότερος από πίνακες προηγουμένων υπολογισμών για κοινά σχήματα διατομής.
Προσθέστε τις τάσεις που προκαλούνται από τις γραμμικές δυνάμεις και τις ροπές για να ληφθεί η συνολική αξονική τάση για το σημείο που αναλύθηκε.