Paso 10: Uniendo placas paralelas: los espaciadores de precarga
Establecer una distinción entre esto y usando separadores roscados debido a cómo interactúan las fuerzas en el material.
Un poco más de precarga
Como se mencionó anteriormente, precarga es la aplicación selectiva de fuerzas a una estructura tal que cargas externas que se manifiestan como fuerzas deben Cancelar la precarga en primer lugar, antes de que la estructura cambia. Es una gran explicación de precarga profundidad digno de la lectura a través de aquí, así como fundamentoscapítulo 9, página 16.
Los efectos de la precarga en separadores
Nuestro objetivo es exacto un final ligeramente diferente al uso de precarga en espaciadores atornillados. No es tanto la resistencia de carga que es beneficioso tanto como la habilidad de cambiar el tipo de carga en las paredes del espaciador de flexión a tensión y compresión. El aumento total rigidez proviene de dos fuentes principales:
- El exterior de la manga se pone en compresión. Una carga de flexión tiende a comprimir más y relevar al otro lado un lado. ¡ Si no hubo ningún esfuerzo de compresión existente, el material deformirá más antes de que los mismos niveles de estrés se producen dentro de ella. Más fuerte el material, el esfuerzo de compresión más puede agregarse (cuanto más fuerte la precarga). Esto funciona hasta las causas dobla el lado comprimido a la ruptura (hebilla hacia afuera) y el otro estiramiento irreversible (deformación plástica).
- Hablando trivial, la adición de una base mucho más rígida (suponiendo que el material estructural es substancialmente más suave que el material del perno) significa el perno de "sentir" de la fuerza de sujeción y contribuye a la rigidez en virtud de ser... mucho más rígido. El más cercano el tornillo y el material están en módulo de elasticidad, menos este efecto entra en juego. Típicamente, los pernos de acero de alta resistencia se utilizan en aluminio o incluso plásticos, por lo que este método tiene contribución significativa.
Ver imagen 2 de una simulación de elementos finitos de dos situaciones donde se utiliza una pequeña cosa redonda que unen dos placas de metal. Incluso he incluido y simular contactos falsos tornillos! Los espaciadores y las paredes se definen para ser de aluminio y los tornillos que son de acero de alta resistencia. Se ejerce una carga de 100 libras de fuerza igual en ambos extremos, y los extremos están separados por un puente estrecho por lo que no "sienten" unos de otros pero quedan contiguos.
Observe la deflexión substancialmente menos en el lado cargado. En este caso, aproximadamente el 50% menos. (Ten en cuenta que se trata de una coincidencia - no es ningún arreglo particular de la geometría que garantiza el 50% - no es una regla que "cosas precargadas son dos veces tan tiesas que no").
No te olvides de apretar sus tornillos.
La imagen 3 muestra lo que ocurre cuando sólo 5 libras de fuerza de precarga es aplicado al tornillo. Es básicamente apretándola con la mano.
Algunas otras condiciones tuvieron que ser cambiado como consecuencia de ello, ya no tuve el placer de modelar la fricción que resbala entre los materiales en el lado derecho como infinito debido a la falta de fuerza de precarga, por ejemplo. Un ajuste deslizante con fricción fue seleccionado en su lugar la cabeza del tornillo y el eje del perno.
Como puede verse, el enfrentamiento sin rosca es realmente algo peor. Esto puede explicarse por que sobre todo es hueco, y deformación, por tanto, más por el mismo aplica fuerza. En la vida real, el perno de acero se estaría tomando la mayoría de la carga ya que es mucho más rígida a pesar de estar más cerca del centro (eje neutral, cambio de longitud cero) de la curva.
Largo vs corto: flexión vs corte
Este método es más útil para palmos más largos - el efecto llega a ser menos pronunciado a medida que la longitud del separador acerca de 3 a 5 veces su diámetro desde arriba, como la fuerza de carga incorpora a sí mismo más como cizalla dobladora. Imagen 4 es la misma estructura, con precarga 500 lbforce otra vez, pero con sólo 1.5" distanciadores largos. En este caso hay demasiada diferencia.
Por qué no querrá utilizar espaciadores atornillados
Si bien parecen mejores para muchas aplicaciones, hay algunas desventajas prácticas a espaciadores. Requieren un sujetador de acoplamiento discreto como una tuerca en el otro extremo. Siempre es una buena idea añadir una arandela de plana a ambos lados para aumentar la superficie de contacto y evitar la incrustación o deformación plástica local. Por lo tanto, en aplicaciones donde no puede alcanzar el otro lado del material se sujeta (para apretar la tuerca), o en materiales muy blandos, mediante tornillo espaciador no es posible, o tal vez incluso tan fuerte, como un pilar roscado.
