Calculateur de contrainte de cisaillement de broche et contrainte de zone de palier

La contrainte de cisaillement de la broche et la contrainte de la surface d'appui sont des paramètres critiques dans la conception d'assemblages et de structures mécaniques. Ces mesures aident les ingénieurs à s'assurer que les composants peuvent résister aux forces appliquées sans défaillir.

Contexte historique

Les concepts de cisaillement de broche et de contrainte d'appui font partie intégrante du domaine de l'ingénierie mécanique et de la conception depuis des siècles. Ils sont fondamentaux pour comprendre comment les forces sont transférées et réparties par les connexions, ce qui est crucial pour l'intégrité et la sécurité des conceptions mécaniques et structurelles.

Formule de calcul

Les formules de calcul de la contrainte de cisaillement de la broche et de la contrainte de la surface d'appui sont les suivantes :

• Contrainte de cisaillement de la broche (\(SS\)) : \[ SS = \frac{4 \times AF}{\pi \times D^2} \]

• Contrainte de la surface d'appui (\(BS\)) : \[ BS = \frac{AF}{t \times d} \]

où :

• \(SS\) est la contrainte de cisaillement de la broche en N/mm² ou lb/po²,
• \(BS\) est la contrainte de la surface d'appui en N/mm² ou lb/po²,
• \(AF\) est la force appliquée en N ou lb,
• \(D\) est le diamètre de la broche en mm ou po,
• \(t\) est l'épaisseur de la plaque en mm ou po,
• \(d\) est le diamètre de la broche (utilisé dans la formule de la contrainte de la surface d'appui).

Exemple de calcul

Considérez un assemblage avec une force appliquée de 5 000 N, un diamètre de broche de 35 mm et une épaisseur de plaque de 40 mm. La contrainte de cisaillement de la broche et la contrainte de la surface d'appui peuvent être calculées comme suit :

• Contrainte de cisaillement de la broche : \[ SS = \frac{4 \times 5000}{\pi \times 35^2} \approx 5,196 \text{ N/mm²} \]

• Contrainte de la surface d'appui : \[ BS = \frac{5000}{35 \times 40} = 3,571 \text{ N/mm²} \]

Importance et scénarios d'utilisation

Comprendre la contrainte de cisaillement de la broche et la contrainte de la surface d'appui est essentiel dans la conception mécanique pour éviter les modes de défaillance tels que le cisaillement ou le fléchissement sous charge. Ces calculs sont essentiels dans la conception des boulons, des rivets et autres fixations dans les connexions structurelles et mécaniques.

FAQ courantes

1. Qu'est-ce que le cisaillement de la broche ?

   • Le cisaillement de la broche fait référence à la contrainte de cisaillement subie par une broche lorsqu'une force est appliquée. C'est une mesure de la capacité de la broche à résister aux forces de cisaillement ou de coupe le long de son axe.

2. Pourquoi la contrainte de la surface d'appui est-elle importante ?

   • La contrainte de la surface d'appui est importante car elle indique la contrainte répartie sur la zone où une broche ou un boulon repose sur une plaque. Des contraintes d'appui élevées peuvent entraîner une déformation ou une défaillance du matériau.

3. Comment les propriétés du matériau affectent-elles ces calculs ?

   • La résistance et la ductilité des matériaux utilisés pour la broche et la plaque influencent les marges de sécurité. Les matériaux plus résistants peuvent supporter des contraintes plus élevées avant de défaillir.