Questo articolo discute della resistenza alla flessione dell'acciaio. La resistenza alla flessione è la capacità di un materiale di resistere o resistere allo stress di flessione applicato.
La forza è la capacità di sopportare o resistere ad una particolare quantità di stress. Un materiale ha una particolare forza, solo lo stress che può sopportare. Qualsiasi quantità di stress che superi la resistenza può portare al cedimento del materiale. In poche parole, la sollecitazione applicata dovrebbe essere inferiore alla resistenza del materiale per ridurre al minimo i guasti.
Che cos'è la forza di flessione?
Curvatura resistenza o rigidità flessionale è la capacità di un pezzo in lavorazione di resistere a sollecitazioni di flessione. Il resistenza alla flessione dipende dal carico di rottura, dalla lunghezza effettiva del pezzo da lavorare e dalle dimensioni della sezione trasversale della trave.
Matematicamente la forza di flessione è data come-
σb = Io/mio
dove,
sigma è resistenza alla flessione o alla massima sollecitazione di flessione consentita che può essere applicato prima della frattura
M è il momento flettente
I è il momento d'inerzia della sezione trasversale del pezzo
Che cos'è la rigidità alla flessione?
La rigidità alla flessione e la resistenza alla flessione non sono le stesse. Come discusso in precedenza, la resistenza alla flessione è la capacità del pezzo in lavorazione di resistere a una determinata quantità di sollecitazione di flessione.
D'altra parte, la rigidità alla flessione indica la quantità di flessione che il pezzo subirà sotto una determinata quantità di sollecitazione di flessione. La rigidità a flessione dipende dal momento d'inerzia della sezione trasversale del pezzo da lavorare e dal modulo di rigidità del materiale del pezzo da lavorare.
Matematicamente, la rigidità alla flessione può essere data come-
Rigidità flessionale = E x I
Dove E è il modulo di Young o modulo di rigidità
I è il momento d'inerzia della sezione trasversale del pezzo
Resistenza alla flessione dell'acciaio inossidabile
I resistenza alla flessione non dipende solo dal materiale ma anche dalle dimensioni del pezzo. La tabella seguente mostra la resistenza alla flessione di una barra di acciaio inossidabile.
| Base in metallo | Resistenza alla flessione (MPa) |
| 700 W | 267 |
| 700 F | 817 |
| 900 W | 750 |
| 900 F | 633 |
Fonte dei dati: Indagine sulle proprietà meccaniche dei tubi in acciaio inossidabile austenitico saldati con il metodo TIG – Figura scientifica su ResearchGate. Disponibile da: https://www.researchgate.net/figure/Mechanical-properties-of-the-base-steel-and-four-steel-welded-pipes_tbl1_329360548 [accesso 22 gennaio 2022]
Resistenza alla flessione del tubo d'acciaio
I tubi d'acciaio sono utilizzati su larga scala nelle industrie. È molto importante conoscere le proprietà fisiche dei tubi d'acciaio e il comportamento di questi tubi sotto diversi tipi di carichi.
La resistenza alla flessione del tubo d'acciaio può essere trovata utilizzando la formula riportata di seguito-
σ = 32MD/π(D4-d4)
dove,
D è il diametro esterno del tubo
d è il diametro interno del tubo
Il tubo è semplicemente un cilindro cavo.
Resistenza alla flessione della lamiera d'acciaio
Assumiamo una lastra d'acciaio avente una profondità d e una larghezza b. Il carico ammissibile agente è P.
La resistenza alla flessione di questa lamiera d'acciaio è data dal seguente-
σ = 3M/bd2
La piastra ha una sezione trasversale rettangolare dove,
b è l'ampiezza
d è la profondità del rettangolo
M è il momento flettente
Resistenza alla flessione del tondino d'acciaio
Le barre d'acciaio sono ampiamente utilizzate nel settore edile per scopi di rinforzo. Sono usati anche negli aerei. Per evitare cedimenti costruttivi, è molto importante conoscere le proprietà meccaniche delle aste utilizzate.
Consideriamo un'asta di acciaio di diametro d. La resistenza alla flessione può essere data dalla seguente formula:
σ = 32M/πd3
Resistenza alla flessione della barra d'acciaio
Assumiamo una barra d'acciaio circolare di diametro d avente valore di forza ammissibile P. Quindi la formula della resistenza alla flessione per la barra d'acciaio sarà la stessa di quella della barra d'acciaio.
La resistenza alla flessione dell'asta d'acciaio è discussa nelle sezioni precedenti.
Resistenza alla flessione del canale in acciaio
Consideriamo un canale in acciaio ad “I” come mostrato nella figura seguente.
Per trovare il momento d'inerzia dell'intera sezione, aggiungiamo il singolo momento d'inerzia delle parti A, B e C.
La resistenza alla flessione di questo canale può essere scritta dalla formula di base. Questo è,
σb =Io/mio
Resistenza alla flessione del tubo quadrato d'acciaio
Il tubo quadrato è semplicemente un tubo a sezione quadrata vuota. Questi tubi sono utilizzati nel settore edile e nell'arredamento di interni. È molto importante conoscere la resistenza alla flessione del tubo quadrato prima dell'uso.
Il modulo di sezione di un tubo quadrato può essere dato da-
σ = bd3/3
Quindi la forza di flessione diventa,
σ = 3M/bd3
Come calcolare la resistenza alla flessione dell'acciaio
La resistenza alla flessione può essere determinata utilizzando la prova di flessione. Le prove di flessione possono essere eseguite con un singolo carico assiale, una configurazione di carico a tre punti e una configurazione di carico a quattro punti.
Consideriamo una configurazione in tre punti. I dati forniti per la configurazione sono riportati di seguito-
Il pezzo da lavorare è una barra rettangolare con larghezza di 10 cm e profondità di 10 cm. La lunghezza della barra è di 1 m e il carico a rottura è di 10 kN.
Per trovare la resistenza alla flessione in una prova di flessione a tre punti, viene utilizzata la seguente formula:
σ = 3FL/ 2bd2
Sostituendo tutti i valori nella formula sopra abbiamo,
Resistenza alla flessione= 15 MPa
Come calcolare il carico di snervamento dell'acciaio
La resistenza allo snervamento di qualsiasi materiale può essere trovata utilizzando una prova di trazione su una macchina di prova universale. La macchina estrae il pezzo dalle sue estremità e ci fornisce a sforzo-deformazione grafico da cui possiamo facilmente distinguere la resistenza alla trazione del materiale.
Consideriamo i dati forniti-
Carico in caso di guasto: 5 kN
Area della sezione trasversale- 1mm^2
Il limite di snervamento può essere calcolato utilizzando la formula-
Syt = P/A
Sostituendo i valori nell'equazione precedente otteniamo,
Resistenza allo snervamento = 500Mpa
Il diagramma ottenuto da questo test è comunemente chiamato diagramma sforzo-deformazione.
Diagramma sforzo-deformazione
Il grafico che mostra la relazione tra stress e deformazione è chiamato come stress diagramma di deformazione.
Questo grafico fornisce informazioni come punto di snervamento, limite proporzionale, punto di frattura e trazione ultima forza del campione. Questo diagramma facilita la misurazione delle proprietà meccaniche del campione.
Ciao .... Sono Abhishek Khambhata, ho perseguito B. Tech in ingegneria meccanica. Durante i miei quattro anni di ingegneria, ho progettato e pilotato veicoli aerei senza pilota. Il mio forte è la meccanica dei fluidi e l'ingegneria termica. Il mio progetto del quarto anno era basato sul miglioramento delle prestazioni dei veicoli aerei senza pilota utilizzando la tecnologia solare. Mi piacerebbe entrare in contatto con persone che la pensano allo stesso modo.