Sterkteberekeningen

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Sterkteberekeningen van constructies dienen aan te tonen of de gekozen combinatie van constructie, materialen en belastingen al dan niet leiden tot bezwijken. Onder falen kan worden verstaan scheurvorming in het materiaal, die zich uit in brosse of taaie breuk.

Belastingen kunnen hetzij statisch of dynamisch zijn. In het laatste geval wordt vermoeiing relevant (populair ook wel als materiaalmoeheid bestempeld).

Voor metalen is de zogenaamde (materiaal)spanning bepalend voor falen. Deze is gedefinieerd als kracht gedeeld door oppervlak. Indien de kracht loodrecht op het oppervlak staat is dit een normaalspanning. Indien de kracht evenwijdig aan het oppervlak staat is dit een schuifspanning. (Zie ook mechanische spanning.)

De meeste metalen kennen een zogenaamde vloeigrens ofwel elasticiteitsgrens, een spanning die het metaal zonder blijvende vervorming kan ondergaan. In veel gevallen (met name bij statische belastingen) wordt een veiligheidsfactor ten opzichte van deze spanning toegepast om het ontwerp te valideren. Met andere woorden: de optredende (berekende) spanning mag niet groter zijn dan de rekgrens gedeeld door de veiligheidsfactor.

Aangezien de rekgrens uitgaat van een spanning in slechts één richting (uniaxiaal), echter in de praktijk combinaties van spanningen kunnen optreden (normaal- en afschuif, in x, y, en z-richting), zijn er diverse methodes om deze combinaties om te rekenen naar een uniaxiale spanning. De resulterende eenheidsspanning is genoemd naar hun geestelijke vader, enkele voorbeelden:

Omdat het correct uitrekenen van de spanningen erg arbeidsintensief en/of onnauwkeurig kan zijn, wordt vaak toevlucht genomen tot de eindige-elementenmethode. Dit is een rekenmethodiek waarbij de constructie wordt opgedeeld in een beperkt (eindig) aantal elementen waarvan het gedrag bekend is. Hierdoor is het mogelijk de spanningen middels een matrixvergelijking te bepalen voor de gehele constructie.

Zie ook constructieleer. Deze term wordt vaker in de civiele techniek gebruikt.