Určení dovoleného napětí v tahu, tlaku, smyku a ohybu při statickém namáhání materiálu je klíčové pro návrh bezpečných a spolehlivých konstrukcí. V tomto článku se zaměříme na výpočet dovoleného napětí ve smyku oceli, přičemž zohledníme i další aspekty statického namáhání.
Dovolené namáhání se týká pouze pružné části větve pracovního diagramu, kde platí Hookův zákon. Proto je důležité pochopit, jak se počítá a jaké faktory je třeba zvážit.
Výpočet dovoleného napětí
Dovolené namáhání se obvykle počítá jako mez kluzu (Re) dělená součinitelem bezpečnosti (k). Vzorec pro výpočet dovoleného napětí (σ) je následující:
σ = Re / k
Alternativně se může použít mez pevnosti (Rm) dělená součinitelem bezpečnosti (k):
σ = Rm / k
Součinitel "k" se liší podle typu oceli: při použití meze kluzu se obvykle bere 1.6-1.7, při použití meze pevnosti 2.5-3.5. U křehkých ocelí může být tento součinitel vyšší, například až 5.
Pro statické namáhání, kde se nepředpokládá míjivé zatížení, stačí provést výpočet pro statické namáhání. Pokud se jedná o přípravky, které budou využívány jen občas, není nutné řešit míjivé namáhání.
Příklad výpočtu pro ocel 11 523
U ocelí tříd 10 a 11 udávají čísla na třetím a čtvrtém místě, násobená deseti, mez pevnosti Rm v MPa. Mez kluzu se uvažuje pro houževnaté materiály na hranici cca. 60 až 65 %.
Pro ocel 11 523 platí:
- Rm = 52 x 10 = 520 MPa
- Re = 0.6 x Rm = 0.6 x 520 = 312 MPa
Dovolené napětí se pak určí jako podíl meze kluzu a součinitele bezpečnosti:
σ = Re / k
Použijeme-li součinitel bezpečnosti k = 1.6:
σ = 312 / 1.6 = 195 MPa
Výsledné dovolené napětí pro ocel 11 523 při statickém namáhání je 195 MPa.
Dovolené napětí ve smyku (τ)
Odvození namáhání ve smyku (τ) je důležitou součástí celkového výpočtu. Bohužel, přesný výpočet dovoleného namáhání ve smyku vyžaduje specifické znalosti a postupy, které mohou být komplexní.
Tabulka hodnot pro ocel S235
Ocel S235 je běžně používaná konstrukční ocel. Následující tabulka shrnuje její základní mechanické vlastnosti:
| Vlastnost | Hodnota |
|---|---|
| Mez kluzu (ReH) pro tloušťku ≤ 16 mm | 235 MPa |
| Mez pevnosti (Rm) pro tloušťku 3-16 mm | 360-510 MPa |
| Tažnost (A5) pro tloušťku ≤ 40 mm | 26% |
Tyto hodnoty je možné použít pro výpočet dovoleného napětí s ohledem na zvolený součinitel bezpečnosti.
Poznámka: U současného značení ocelí platí, že číslo za písmenem je přímo mez kluzu v MPa.
Při výpočtu dovoleného napětí je klíčové zohlednit specifické vlastnosti materiálu a podmínky namáhání. Správný výpočet zajistí bezpečnost a spolehlivost konstrukce.
Typická křivka napětí-deformace pro ocel
Zanechat komentář