Calculateur de force axiale

Contexte historique

Les forces axiales sont fréquemment rencontrées en ingénierie lors de l'évaluation de l'effet des pressions internes ou externes sur des structures telles que les pipelines, les cylindres ou les colonnes. Comprendre ces forces aide les ingénieurs à concevoir des structures sûres et efficaces.

Formule de calcul

La formule de calcul de la force axiale est :

\[ AF = P \cdot \frac{\pi \cdot d^2}{4} \]

où :

• \(AF\) est la force axiale en livres-force (lb-f),
• \(P\) est la pression interne en livres par pouce carré (lbs/in²),
• \(d\) est le diamètre interne du cylindre en pouces.

Exemple de calcul

Supposons qu'un cylindre ait une pression interne de 150 lbs/in² et un diamètre interne de 10 pouces. La force axiale peut être calculée comme suit :

\[ AF = 150 \cdot \frac{\pi \cdot 10^2}{4} \approx 11781.0216 \, \text{lb-f} \]

Importance et scénarios d'utilisation

Les forces axiales aident à déterminer si les structures résisteront en toute sécurité aux pressions internes et externes. Ceci est crucial dans la conception des réservoirs sous pression, des pipelines et des composants mécaniques tels que les vis à billes ou les coques cylindriques.

FAQ courantes

1. La force axiale est-elle toujours une force de traction ?

• Non, les forces axiales peuvent être soit de traction (tirant la structure) soit de compression (serrant la structure).

2. Pourquoi le diamètre interne est-il utilisé dans le calcul de la force axiale ?

• Le diamètre interne détermine la surface sur laquelle la pression interne agit, affectant le calcul de la force axiale.

3. Cette formule peut-elle être utilisée pour d'autres structures sous pression ?

• Oui, cette formule est applicable aux structures cylindriques telles que les tuyaux, les réservoirs et les réservoirs sous pression, ainsi qu'aux composants structurels soumis à une charge axiale.

4. Quelles unités sont utilisées dans les calculs de force axiale ?

• La formule utilise généralement les livres-force (lb-f) pour la force axiale, les livres par pouce carré (lbs/in²) pour la pression et les pouces pour le diamètre.