Situatiegebonden sterkteberekening staal

[GreenHorn]

Beste forumleden,
 
Ik heb heel wat onderwerpen bekeken om iets vergelijkbaar te vinden maar het is nogal iets apart.
In bijlage zie je een vereenvoudigde tekening.
Simpel gesteld: hoe klein mag de hoek α zijn die kracht F maakt eer er een sterkteprobleem plaatsvindt in het grijze materiaal.
Het grijze materiaal is zwakker staal (bv S235) en de zwarte as is sterker staal (bv S355).
Als ik vertrek vanuit de maximum spanning van 235N/mm², en de breedte van het stuk ligt ook vast, kan ik hieruit de minimum breedte B bepalen.
Mag ik dit zo interpreteren dat ik in de safe zone zit, zolang mijn minimale oppervlakte (DxB) behouden blijft en ik niet in de uitsparingen snijdt, of is dit te simpel voorgesteld?
In deze vergelijking bekijk ik enkel de drukspanning. De schuifspanning speelt hierbij ook een rol, maar in mijn veronderstelling is deze even niet van belang omdat het materiaal van de zwarte as sterker is.
Als de zwarte as lager zou liggen en de hoek α bijna nul, dan zou hier ook nog een moment op het kleine 'beentje' komen maar dat is hier dus niet.
Zijn er andere krachten die ik voor deze situatie over het hoofd zie?
 
En een bijkomstige vraag: De as is enkele mm kleiner dan de uitsparing dus raakt deze theoretisch enkel een lijn in eerste opzicht. Is het zo dat het materiaal hier zal vervormen tot deze de minimale oppervlakte heeft bereikt (voorgesteld door de lichtgroene lijn)?
 
Hopelijk is het duidelijk wat ik bedoel.
Ik heb sterkteleer in de hogeschool gehad en toen was dit waarschijnlijk peanuts om te berekenen, maar dat is ondertussen 8 jaar geleden, heb het niet onderhouden en uiteraard heb ik net een half jaar geleden al mijn oude cursussen weggedaan dus kan ik mezelf niet controleren of ik het bij het juiste eind heb.
 
Alvast bedankt voor jullie hulp!

[kwasie]

Er treed plastische vervorming op, tot het oppervlakte de spanning kan dragen.
Zoek op hertz spanning. (lijncontact spanning)
 
Die hoek moet niet in het derde of vierde kwadrant komen.
Als die heel klein wordt, is er misschien wat weinig vlees, maar dat is alsnog afhankelijk van de kracht.

[boertje125]

Zit die belasting zuiver in de as of wordt de as ook op buiging belast.
in dat geval wordt maar een beperkt deel van D gebruikt voor de overdracht

[GreenHorn]

Er treed plastische vervorming op, tot het oppervlakte de spanning kan dragen.
Zoek op hertz spanning. (lijncontact spanning)
 
Die hoek moet niet in het derde of vierde kwadrant komen.
Als die heel klein wordt, is er misschien wat weinig vlees, maar dat is alsnog afhankelijk van de kracht.

 
 
 
Ah thanks! Hertz spanning klinkt nieuw, maar bevestigd mijn vermoeden.
Vergeten te vermelden: de kracht F is een vast gegeven en is behoorlijk groot (ordegrootte 100kN).
Met welke formules/methode kan je de minimum hoeveelheid 'vlees' bepalen?
Als ik de wetten of formules ken om mee te starten kan ik mijn plan verder trekken.
 
 

Zit die belasting zuiver in de as of wordt de as ook op buiging belast.
in dat geval wordt maar een beperkt deel van D gebruikt voor de overdracht

 
 
Correct. De as wordt ook op doorbuiging belast en zal dus enkel op de 2 uiteindes contact maken.
Die stelling van me met de minimale oppervlakte (DxB)  kan dus van tafel geveegd worden   .

[kwasie]

Het kwam over alsof er een paar kilo aan te hangen kwam.
100kN is nogal wat. Dan is een as niet geen goede passing heeft al gewoon een slecht ontwerp.
 
Ik weet niet hoever de as uitsteekt aan de randen en precies belast wordt, hoe vaal het beweegt. Dus het is allemaal giswerk
Het is onduidelijk wat voor een onderdeel het is, maar ik zou 100kN op een onderdeel van een paar centimeter, toch tussen de 80 en 100 graden houden.
 
voor zo'n toepassing ga je toch niet bezuinigen op de kwaliteit van het staal voor de as?
Al is het zes keer zulk duur staal, dat is nog steeds een paar euro.
Dan gebruik je toch een mooi stukje RVS of veredelstaal voor draagassen.
Laat je geslepen aan leveren, mooi glijlagertje erbij, dan is die mooi over de hele breedte ondersteund, geen schokkerige effecten als die hoek alfa veranderd.

[GreenHorn]

Het kwam over alsof er een paar kilo aan te hangen kwam.
100kN is nogal wat. Dan is een as niet geen goede passing heeft al gewoon een slecht ontwerp.
 
Ik weet niet hoever de as uitsteekt aan de randen en precies belast wordt, hoe vaal het beweegt. Dus het is allemaal giswerk
Het is onduidelijk wat voor een onderdeel het is, maar ik zou 100kN op een onderdeel van een paar centimeter, toch tussen de 80 en 100 graden houden.
 
voor zo'n toepassing ga je toch niet bezuinigen op de kwaliteit van het staal voor de as?
Al is het zes keer zulk duur staal, dat is nog steeds een paar euro.
Dan gebruik je toch een mooi stukje RVS of veredelstaal voor draagassen.
Laat je geslepen aan leveren, mooi glijlagertje erbij, dan is die mooi over de hele breedte ondersteund, geen schokkerige effecten als die hoek alfa veranderd.

 
Mijn excuses voor het gebrek aan info. Ik probeerde een vereenvoudigde versie te maken om niet iedereen te overspoelen met teveel details.
Beter dus wel gedaan.
Ik plaats een nieuw bericht met een foto ter verduidelijking in bijlage.

[GreenHorn]

Dit is dus de situatie.
Het is een hijsjuk dat opgehangen wordt met een 2-sprong ketting.
Deze 2-sprong ketting wordt aan het juk bevestigd d.m.v. de 2 ophangringen die je op de foto kan zien. Deze ringen zijn gekeurd en is speciaal staal dus hier maak ik me geen zorgen om. De uitsparingen zijn er zodat deze ophangringen verschillende posities kunnen aannemen.
Het is enkel indien met de kettingen zodanig inkort dat de hoek heel scherp zal worden en er veel kracht op de 'beentjes' tussenin de uitsparingen zal komen.
De kracht F was sterk overdreven zag ik vandaag; het is 'slechts' 28kN,
Nu, in praktijk zal deze hoek steeds voldoende groot zijn en zal dit nooit een probleem zijn. Ik vroeg me enkel af hoe je de minimale aan te houden hoek kon berekenen indien dit wel een probleem zou kunnen vormen bij een gelijkaardig ontwerp in de toekomst.
De vereenvoudiging van de as is dus ook compleet fout want deze ophangring is ovaal (op de foto liggen ze 'plat', 90° verdraaid van hun gebruikspositie).
 
Ik moet dus helemaal niets ontwerpen of maken, ik wilde uit nieuwsgierigheid weten hoe je deze hoek kon bepalen. Vermits de krachten, materiaalsterkte en dimensies bekend zijn.
Alvast bedankt voor jullie voormalige input!
Hopelijk klaart dit heel wat onduidelijkheid op.
 
Best regards

Ohja, enkel letten op alles wat geel is. De zwarte bandijzers en schuimrubber hebben er niets mee te maken 

[boertje125]

als de kracht op de tanden of beentjes komt kan je die berekenen op afschuiving  daarvoor gebruik je de horizontale component uit de ontbonden kracht.

[kwasie]

Ik vermoed dat dit ook wordt getest voor het de verkoop in gaat.
Het zal ook niet lukken om de hoek dusdanig klein te maken, zodat de kracht echt op de beentjes komt te liggen.

[GreenHorn]

Excuses voor de late reactie.

Ah prima, daar kan ik verder mee!

Het wordt inderdaad proefbelast en in realiteit zal deze situatie nooit voorvallen.

Bedankt voor jullie reacties!