Silové linie - Force lines - Wikipedia

Silové linie metoda se používá v Mechanika těles pro vizualizaci vnitřních sil v deformovaném tělese. Silová čára graficky představuje vnitřní sílu působící v těle přes imaginární vnitřní povrchy. Silové čáry ukazují maximální vnitřní síly a jejich směry.

Vynutit kreslení čar

Postup pro stanovení silových čar sestává ze dvou fází:

1) Definování vnitřního povrchu. Povrch je kolmý na maximální jistinu stres v každém bodě tělesa.

2) Integrace vnitřních napětí na povrchu. Stres je měřítkem průměrného množství síly působící na jednotku plochy. Rozložení napětí lze získat ze známé teoretické[1] nebo číselné (Metoda konečných prvků ) analýza.

Výzkumník, který vytváří silové čáry, si může zvolit velikost vnitřní síly a počáteční hranici, kde začíná postup kreslení.

  • Obrázek 1. Silové čáry v desce s otvorem.

  • Obrázek 2. Silové linie v desce se středovou trhlinou.

  • Obrázek 3. Silové čáry v paprsku pod čistým ohybem.

Obrázek 1 ukazuje příklad siločar v těle s otvorem pod napětím. Silové linie jsou hustší poblíž díry. Vizualizace pomáhá vysvětlit koncentrace stresu.

Obrázek 2 ukazuje silové linie v těle s trhlinou. Trhliny jsou nejnebezpečnějším koncentrátorem napětí: intenzita silových čar je ve špičce trhliny vysoká (viz Lomová mechanika ).

Obrázek 3 ukazuje případ čistého ohýbání nosníku obdélníkového průřezu. Na neutrální ose paprsku nejsou žádné vnitřní síly. Čáry tahové a tlakové síly jsou symetrické a na okraji paprsku jsou hustší.

aplikace

Obrázky silových čar se používají pro

1) Analýza koncentrace napětí (obrázek 1 a obrázek 2): v oblastech s koncentrací napětí se zvyšuje počet siločar.[2]

2) Optimalizace konstrukcí: vyztužení konstrukce v oblastech s koncentrací siločar a odstranění komponent, kde nejsou silové linie.

Viz také

Reference

  1. ^ Timoshenko S.P., Goodier J.N. Teorie pružnosti. McGraw-Hill, New York, 1970.
  2. ^ Milton Ohring. Věda o technických materiálech. Academic Press, 1995 ISBN  0-12-524995-0