Napětí: proč je součinitel víc než jeden

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Napětí: proč je součinitel víc než jeden

Kroucený drát nese smykové napětí. Nominálně by stačilo

τ = ^8·F·D⁄_π·d³jmenovité smykové napětí od krutu

— jenže skutečnost je vyšší, a to ze dvou nezávislých důvodů.

1. Přímý smyk

Průřez nese kromě krutu i posouvající sílu F rozprostřenou po ploše. Přičte se ke krutu, a protože obojí míří na vnitřní straně vinutí týmž směrem, tam se sečtou:

K_s = 1 + ^0,5⁄_Cpřídavek za přímý smyk

2. Křivost drátu

Drát není rovný — je stočený. Na vnitřní straně vinutí jsou vlákna kratší, takže se namáhají víc. To je táž věc, kterou BeamLab zná jako zakřivený nosník, jen ve smyku:

K_B = ^{4C + 2}⁄_{4C − 3} K_W = ^{4C − 1}⁄_{4C − 4} + ^0,615⁄_CBergsträsser a Wahl — obojí smyk i křivost

Při C = 8,0: K_s = 1,063, K_B = 1,172, K_W = 1,184. Bergsträsser a Wahl se liší o 0,98 %.
Ať se táhne kamkoli, ti dva se nerozejdou ani o dvě procenta — ani při C = 3. Rozhodnutí „Wahl, nebo Bergsträsser“ je tedy mnohem méně důležité než rozhodnutí, na kterou složku napětí se součinitel vůbec použije. Přesně o tom je kapitola o únavě: amplituda ho bere, střední hodnota ne.

Táhni indexem přes celý rozsah. Bergsträsser a Wahl se nerozejdou ani při C = 3 o dvě procenta.

Ta věčná otázka „Wahl, nebo Bergsträsser?“ je špatná otázka. Ti dva se v celém použitelném rozsahu liší o jednotky desetin procenta až o jeden a půl procenta. Skutečná otázka zní na kterou složku napětí se součinitel použije — a na to je odpověď „na střídavou, ne na střední“, která umí změnit výsledek o 17 %. To je kapitola 7.

Kdy se křivost smí zanedbat

Při statickém zatížení ano. Špička napětí na vnitřní straně se při prvním zatížení srovná místní plastizací a víc se nevrátí — proto se pro statický případ počítá jen s K_s, a mnohde ani s tím ne. Při únavovém zatížení ne: tam se ta špička potkává s materiálem znovu a znovu a je to přesně to místo, kde pružina praskne.