حاسبة إجهاد القص بالدبوس وإجهاد مساحة التماس

تُعَدّ إجهاد القصّ في الدبوس وإجهاد مساحة التماسّ معاملاتٍ حاسمةً في تصميم التجميعات والهياكل الميكانيكية. تساعد هذه القياسات المهندسين على ضمان قدرة المكونات على مقاومة القوى المُطبقة دون فشل.

الخلفية التاريخية

لطالما كانت مفاهيم إجهاد القصّ في الدبوس وإجهاد مساحة التماسّ جزءًا لا يتجزأ من مجال الهندسة والتصميم الميكانيكيّ لقرون. إنها أساسية لفهم كيفية انتقال القوى وتوزيعها عبر الوصلات، وهي أمر بالغ الأهمية لسلامة وتكامل التصاميم الميكانيكية والهيكلية.

صيغة الحساب

الصيغ لحساب إجهاد القصّ في الدبوس وإجهاد مساحة التماسّ هي كما يلي:

• إجهاد القصّ في الدبوس (\(SS\)): \[ SS = \frac{4 \times AF}{\pi \times D^2} \]

• إجهاد مساحة التماسّ (\(BS\)): \[ BS = \frac{AF}{t \times d} \]

حيث:

• \(SS\) هو إجهاد القصّ في الدبوس بوحدة نيوتن/مم² أو رطل/بوصة²،
• \(BS\) هو إجهاد مساحة التماسّ بوحدة نيوتن/مم² أو رطل/بوصة²،
• \(AF\) هي القوة المُطبقة بوحدة نيوتن أو رطل،
• \(D\) هو قطر الدبوس بوحدة مم أو بوصة،
• \(t\) هو سمك الصفيحة بوحدة مم أو بوصة،
• \(d\) هو قطر الدبوس (مستخدم في صيغة إجهاد مساحة التماسّ).

مثال حسابي

لنعتبر تجميعًا بقوة مُطبقة مقدارها ٥٠٠٠ نيوتن، وقطر دبوس ٣٥ مم، وسمك صفيحة ٤٠ مم. يمكن حساب إجهاد القصّ في الدبوس وإجهاد مساحة التماسّ على النحو التالي:

• إجهاد القصّ في الدبوس: \[ SS = \frac{4 \times 5000}{\pi \times 35^2} \approx 5.196 \text{ N/mm²} \]

• إجهاد مساحة التماسّ: \[ BS = \frac{5000}{35 \times 40} = 3.571 \text{ N/mm²} \]

الأهمية وسيناريوهات الاستخدام

يُعدّ فهم إجهاد القصّ في الدبوس وإجهاد مساحة التماسّ أمرًا حيويًا في التصميم الميكانيكي لمنع أنماط الفشل مثل القصّ أو الخضوع تحت الحمل. هذه الحسابات ضرورية في تصميم البراغي والمسامير وغيرها من السحابات في الوصلات الهيكلية والميكانيكية.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو القصّ في الدبوس؟

   • يشير القصّ في الدبوس إلى إجهاد القصّ الذي يتعرض له الدبوس عند تطبيق قوة. وهو مقياس لقدرة الدبوس على مقاومة قوى القصّ أو القطع على طول محوره.

2. لماذا يُعدّ إجهاد مساحة التماسّ مهمًا؟

   • يُعدّ إجهاد مساحة التماسّ مهمًا لأنه يُشير إلى الإجهاد الموزع على المنطقة التي يرتكز فيها الدبوس أو البرغي على الصفيحة. يمكن أن تؤدي الإجهادات العالية للتماس إلى تشوه المادة أو فشلها.

3. كيف تؤثر خصائص المواد على هذه الحسابات؟

   • تؤثر قوة المواد وقدرتها على التشكيل المستخدمة لكل من الدبوس والصفيحة على هوامش الأمان. يمكن للمواد ذات القوة العالية تحمل إجهادات أعلى قبل الفشل.