דלג לתוכן
In English
Internal force per unit area in a material resulting from external loads, in MPa.
הסבר
הסוגים העיקריים הם מתיחה, לחיצה, גזירה, כפיפה ופיתול. בתכנון משווים את המאמץ המחושב לגבול הכניעה או לחוזק העייפות של החומר, עם מקדם ביטחון.
מה זה אומר בפועל
מוט בקוטר 10 מ"מ (שטח כ-78.5 מ"מ²) שמושך עומס של 10 kN נמצא במאמץ של כ-127 MPa. פלדה רגילה עם גבול כניעה של כ-235 MPa תחזיק אותו במקדם ביטחון של כ-1.8. באותו מוט, חריץ או קדח רוחבי ירכזו מאמצים, והמאמץ המקומי יהיה גבוה בהרבה מהממוצע.
למה זה חשוב
- הוא הגודל שמשווים לחוזק החומר כדי לדעת אם החלק יחזיק.
- מאפשר להשוות בין חלקים בגדלים שונים, כי הוא לא תלוי בגודל אלא ביחס כוח לשטח.
- מאמץ מחזורי נמוך מגבול הכניעה עדיין יכול לגרום לשבר עייפות.
- מאמץ גבוה מגבול הכניעה גורם לעיוות קבוע ולאובדן דיוק.
בעיות נפוצות ופתרונות
- מתעלמים מריכוזי מאמצים בפינות חדות, חריצים וקדחים → להוסיף רדיוסים ולהשתמש במקדמי ריכוז מאמצים.
- מחשבים רק מתיחה כשיש גם כפיפה ופיתול → לשלב את המאמצים למאמץ שקול, למשל פון מיזס.
- משווים לגבול הכניעה בעומס מחזורי → להשוות לחוזק העייפות, שנמוך בהרבה.
- מקדם ביטחון נבחר באקראי → לבסס אותו על אי-הוודאות בעומס, בחומר ובחשיבות החלק.
איפה משתמשים
- חישוב חוזק קורות, צירים ותושבות
- בחירת ברגים וחיבורים
- ניתוח FEM
- תכן מיכלי לחץ וצנרת
- חישובי ריתוכים
- בדיקת חלקים בעומס מחזורי
נוסחאות ונתונים הנדסיים
מאמץ נורמלי (מתיחה / לחיצה)
σ = F / Aמאמץ גזירה ממוצע
τ = F / A| σ | מאמץ נורמלי | MPa = N/mm² |
| τ | מאמץ גזירה | MPa |
| F | כוח | N |
| A | שטח החתך | mm² |
ערכים מקובלים
- 1 MPa1 N/mm²
- 1 kgf≈ 9.81 N
דוגמה: בורג M10 (שטח מאמץ 58 mm²) במתיחה של 10 kN: σ = 10000 / 58 ≈ 172 MPa. בורג בדרגה 8.8 (גבול כניעה 640 MPa) עומד בזה במקדם ביטחון של כ־3.7.
נוסחאות בסיסיות להערכה ראשונית. לתכנון סופי יש לבדוק מול התקן ונתוני היצרן.
