Toegestane buigspanning: gedetailleerde feiten en veelgestelde vragen

Dit artikel bespreekt de toelaatbare buigspanning. De term toelaatbaar legt een grens op die niet overschreden mag worden. Het definieert een veiligheidslimiet die bij overschrijding tot storingen kan leiden.

Bij het ontwerpen van mechanische componenten wordt ook rekening gehouden met onbekende problemen waardoor een veiligheidsfactor wordt geïntroduceerd. Verhoogde veiligheidsniveaus verhogen ook de kosten van het product, zodat een ideale hoeveelheid toelaatbare spanning wordt onderhandeld tijdens het ontwerpen.

Wat is toelaatbare buigspanning?

toelaatbaar verbuiging spanning is de veiligste hoeveelheid spanning die op het onderdeel kan worden uitgeoefend zonder faalangst. Dit is een zeer belangrijke term die wordt gebruikt in de mechanische en constructie-industrie. Het kennen van de toelaatbare spanningen helpt bij het bepalen van het juiste materiaal dat moet worden gebruikt.

Elke hoeveelheid spanning die de toegestane spanningslimiet overschrijdt, is een teken van gevaar voor het onderdeel. De formule voor toelaatbare buigspanning wordt in latere secties van dit artikel besproken. Deze spanning verschilt van de maximale buigspanning en kan gelijk zijn aan of kleiner zijn dan de maximale buigspanning.

toelaatbare buigspanning
Afbeelding: Buigen

Afbeelding credits: Wikipedia

Maximale buigspanning

De waarde van de buigspanning waarboven het onderdeel zeker zal bezwijken, wordt de maximale buigspanning genoemd. Dit is de bovengrens van de spanning of het breek-/breukpunt van het materiaal.

Dit is de eindgrens van de spanning die op het materiaal kan worden uitgeoefend. Boven deze limiet heeft het onderdeel 100% faalkans. Deze spanning is groter dan de toelaatbare buigspanning.

Toegestane buigspanningsformule:

Toegestane stress hangt af van verschillende factoren, waarbij voor elke factor een enkele term wordt afgeleid die veiligheidsfactor wordt genoemd. De veiligheidsfactor onderscheidt de term maximum buigspanning en toelaatbare buigspanning.

Maximale buigspanning wordt besproken in de bovenstaande sectie. De formule voor toelaatbare buigspanning wordt hieronder gegeven- σtoelaatbaar =max/Fs

Als de veiligheidsfactor eenheid is, dan is de maximale buigspanning gelijk aan de toelaatbare buigspanning.

Toegestane buigspanning berekenen?

De toelaatbare buigspanning wordt berekend met behulp van de formule die in de bovenstaande sectie is besproken. De voorwaarden voor het berekenen van de toelaatbare buigspanning is het bepalen van de veiligheidsfactor volgens het type toepassing en de maximale buigspanning.

Toegestane buigsterkte van beton

Beton wordt veel gebruikt in de bouw. Tegenwoordig heersen ook betonnen wegen op enorme schaal. Het is erg belangrijk om de buigsterkte van beton te kennen.

De buigsterkte van verschillende soorten beton wordt hieronder gegeven-

  • M15-5.0MPa
  • M20-7.0MPa
  • M25-8.5MPa
  • M30-10.0MPa
  • M40-13.0MPa
  • M45-14.5MPa
  • M50-16.0MPa

Toegestane buigsterkte van aluminium

Aluminium heeft een mechanisch voordeel ten opzichte van andere metalen omdat het lichter is. Er zijn maar weinig aluminiumsoorten die gemakkelijk kunnen worden gebogen, ze zijn-

  • Aluminium 3003
  • Aluminiumlegering 5052
  • Aluminiumlegering 5083

De buigsterkte van aluminiumkwaliteit AL6061 is 299 MPa en deze waarde kan oplopen tot 446 MPa voor hybride CSA-composieten, wat ongeveer 49% hogere versie is dan het basismetaal AL6061.

Toegestane buigsterkte van multiplex

De buigsterkte van multiplex hangt af van het aantal lagen, de dikte van de lagen en de rangschikking van de korrels van de lagen.

Voor laag onder spanning is de buigsterkte-

  • Voor korrelrichting evenwijdig aan span-20 MPa
  • Voor korrelrichting normaal tot 15MPa;

Voor laag in compressie is de buigsterkte-

  • Voor korrelrichting parallel aan span-10MPa
  • Voor korrelrichting normaal tot 8MPa;

Bovenstaande gegevens zijn ontleend aan een test uitgevoerd op 5 lagen met elk een dikte van 6 mm.

Toegestane buigspanning van hout

Er zijn verschillende houtsoorten op de markt. De meest gebruikte zijn- Esdoorn, Eik, Dennenhout, Redwood.

De toelaatbare buigspanningen van bovengenoemde houtsoorten worden hieronder gegeven-

  • Esdoorn– 1271-1491 MPa
  • Eik-1369-1610 MPa
  • Pinewood-1222-1438 MPa
  • Redwood-1320-1553 MPa

Voorbeeld van toelaatbare buigspanning berekenen

Laten we eens kijken naar de gegeven gegevens voor een voorbeeldmonster:

Het maximum buigspanning dat het monster kan houden is 100 MPa.

De veiligheidsfactor moet rond de 1.5 worden gehouden

Bereken de toelaatbare buigspanning.

De toelaatbare spanning kan worden gevonden met behulp van de formule die in de bovenstaande sectie is besproken.

Na vervanging van de waarden in de formule, krijgen we de toelaatbare buigspanning als 66.67 MPa.