afschuifkracht- of torsieformule?

[maurits60]

Hallo,
 
Voor de motorophanging van klimrobot wil ik de maximale toelaatbare kracht verifieren die de rondwringende vertragingsbak mag uitoefenen op het zittingmateriaal. Ik zit een beetje in dubio over hoe dit te benaderen. 
 
Op school hebben we torsie berekend op massieve en holle assen. Hier komt altijd een traagheidsmoment bij te pas. Dwarse afschuiving is een andere veel voorkomende situatie, maar dit zijn dan gevallen van lineaire afschuiving. 
 
In het plaatje wil ik langs de rode lijn de afschuifkracht of -spanning berekenen. Het komt mij voor dat dit een afschuiving is door een roterende kracht. Ik twijfel over de aanpak met de ene of de andere formule. Het cirkelsegment van de zitting van de vertragingsbak is 134/360 graden.
 
Mag je tau=F/A toepassen langs de rode lijn?

[Michel Uphoff]

Mag je tau=F/A toepassen langs de rode lijn?

 
Dat lijkt mij wel.
Het doorsnedeoppervlak van de steun bij die lijn is materiaaldikte * straal * 2 pi * 0,372  mm²
De werkende kracht is tangentieel, en dus kan je hier m.i. puur met afschuiving rekenen.

[maurits60]

Dank!

[rovi]

Hou er wel even rekening mee dat je zo de gemiddelde afschuifspanning berekend!

[maurits60]

Rowi, wat bedoel je precies met gemiddeld in dit geval? Met mijn berekening nu kom ik op 2,23MPa, terwijl ABS ongeveer 37MPa toelaat. Maar er is iets anders vaags met ABS.
 
De sterktewaarden die je vindt op internet voor ABS lopen behoorlijk uiteen. De Buigsterkte ligt hoger dan de treksterkte. Dat laatste lijkt mij raar. Maar ik ben het ook tegengekomen in tabellen van kunststof verhandelende bedrijven. Is dit een typefout van die bedrijven, of snap ik iets niet?

[rovi]

Als je de grootte van de afschuifspanning weer zou geven in een grafiek met op de x as het verloop van de doorsnede en op de y as de grootte van de afschuifspanning dan krijg je een parabool (bij een massieve doorsnede met het zwaartepunt in het midden). De top van die parapool ligt dan gelijk met het zwaartepunt van de doorsnede. Als het nodig is voor je berekeningen kan je dit redelijk exact berekenen als je rekening houdt met het statisch oppervlaktemoment van het materiaal wat boven het punt zit waarop je de afschuifspanning wilt uitrekenen.
Jij gebruikt tau=f/a. Niets mis mee maar de waarde die hieruit komt is ong. 20% lager dan de maximale afschuifspanning. (bij een Massive doorsnede met zwaartepunt in het midden). Dus zorg voor een kleine mate van over dimensionering. Gezien jouw uitkomst en de toegestane buigspanning zit je wel safe.
 
Mbt je opmerkingen over ABS. Ik ben geen materiaalkundige maar ik kan wel wat verklaringen vinden voor de variatie. ABS is kunststof. De materiaaleigenschappen zijn afhankelijk van de blend samenstelling (% styreen, % butadieen enz) en eventuele additieven die ze hebben toegevoegd bv rubber, uv stabilisatoren ed. Ik zou mezelf baseren op gegevens uit het kunstoftaschenbuch. De meeste technische scholen hebben die wel in de werkplaats liggen. En anders: ga voor veilig en reken met de laagste waarde die je kunt vinden.
 
Dat de buigsterkte hoger ligt dan de treksterkte wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de opbouw van de moleculstructuren. Dat kan je redelijk eenvoudig nazoeken in een materiaalkunde boek.

[boertje125]

kunstof is vaak niet helemaal homogeen in het midden is op het blote oog de structuur vaak al minder dicht.
dat zou het verschil kunnen verklaren aangezien bij buiging vooral de buitenste vezels van belang zijn.

[maurits60]

Onze docent vroeg zich al af op retorische wijze of er een berekening ten grondslag ligt aan het geprinte onderdeel. De berekening is er wel, maar kan worden aangescherpt blijkt nu. Onze robot gaat wel bovenin de paal komen denk ik. Maar daarna worden we aan alle kanten doorgezaagd tijdens de groepsgewijze evaluatie. En daar moet je ook heelhuids uitkomen.
 
Waardevolle info. Bedankt allemaal.