408x
001879
2024-04-17

Wpływ sztywności kabli na zginanie

W artykule pokazano i wyjaśniono wpływ sztywności kabli na zginanie na ich siły wewnętrzne. W tym artykule dowiesz się również, jak zredukować ten wpływ.

Ogólnie przyjmuje się, że kable są podatne w sposób wyidealizowany. Wynika to z faktu, że mają one bardzo niską sztywność na zginanie w stosunku do ich sztywności odkształcenia. W niektórych przypadkach wpływ sztywności kabla na zginanie' może być istotny dla obliczania sił wewnętrznych. Teraz można dowiedzieć się, w jakich przypadkach i jaka jest sztywność na zginanie liny stalowej.

Wpływ przekroju kabla na sztywność na zginanie

Kable do analizy statyczno-wytrzymałościowej są dostępne w różnych wersjach i wymiarach. Liny zwieszakowe mostów wiszących mogą osiągnąć średnicę nawet jednego metra przy przekrojach o średnicy kilku milimetrów. Im większa średnica kabla, tym większy jest moment bezwładności przekroju, a tym samym sztywność na zginanie. Ponadto moment bezwładności lin stalowych zależy od średnicy poszczególnych drutów. Przy takim samym polu przekroju lina składająca się z wielu małych pojedynczych drutów ma mniejszy moment bezwładności niż lina składająca się z kilku dużych pojedynczych drutów.

Wpływ zakrzywienia kabla na naprężenia zginające

Aby w ogóle aktywować sztywność na zginanie, wymagana jest krzywizna kabla. Naprężenia zginające wynikające z krzywizny można z grubsza oszacować za pomocą równania na normalne naprężenie przy zginaniu według Reuleaux.

Naprężenie zginające ma decydujące znaczenie zwłaszcza w przypadku silnie zakrzywionych odcinków kabli, ponieważ mogą one wystąpić na przykład w punktach przyłożenia obciążeń skupionych lub podczas prowadzenia kabla przez bloczek.

Porównanie kabla podatnego i sztywnego

Poniższy przykład przedstawia kabel rozciągany poziomo, obciążony w środku przez pionowe obciążenie skupione. W przypadku tego układu porównywane są wyniki dla kabla sztywnego oraz wyniki dla kabla idealnie podatnego.

Chociaż wpływ sztywności kabla na zginanie's na całkowite odkształcenie jest pomijalny, istnieją wyraźne różnice w siłach wewnętrznych. W przeciwieństwie do kabla idealnego, kabel odporny na zginanie może przenosić oprócz sił osiowych również momenty zginające i siły tnące. Naprężenia normalne w całym układzie są zbliżone w obu wariantach. Wyraźne szczyty naprężeń w kablach sztywnych występują tylko w obszarze przyłożenia obciążenia, to znaczy w miejscach, gdzie kabel jest poddany silnej zakrzywieniu.

Unikanie dużych naprężeń normalnych przy zginaniu

Aby uniknąć przewymiarowania kabla, należy zminimalizować naprężenia zginające w kablu. Osiągnięto to poprzez uniknięcie silnych zakrzywień kabla, na przykład poprzez zwiększenie średnicy krążków zwrotnych. Innym sposobem na zmniejszenie naprężeń zginających w kablu jest redukcja średnic pojedynczego drutu. Lina składająca się z wielu małych pojedynczych drutów jest mniej podatna na naprężenia zginające niż lina składająca się z kilku dużych pojedynczych drutów.


Autor

Pan Wanke zapewnia wsparcie techniczne dla klientów Dlubal Software.