Von Mises stress anses for at være en sikker havn for designingeniører.Ved hjælp af denne information kan en ingeniør sige, at hans design vil mislykkes, hvis den maksimale værdi af Von Mises stress induceret i materialet er mere end styrken af materialet. Det fungerer godt i de fleste tilfælde, især når materialet er duktilt. I de følgende afsnit vil vi have en logisk forståelse af Von Mises stress og hvorfor det bruges.
hvornår fejler et materiale?,
en af de mest nemme måder at kontrollere, når et materiale fejler, er en simpel spændingstest. Her trækkes materialet fra begge ender. Når materialet når udbyttepunktet (for duktilt materiale) kan materialet betragtes som mislykket. Den enkle spændingstest er en ensrettet test, Dette er vist i den første del af Fig: 1.
overvej nu situationen i anden del af Fig.1, Et faktisk ingeniørproblem med en kompleks belastningstilstand., Kan vi også her sige, at materialet fejler, når den maksimale normale spændingsværdi induceret i materialet er mere end flydepunktværdien ?. Hvis du bruger en sådan antagelse, ville du bruge en fejlteori kaldet ‘normal stressteori’. Mange års ingeniørerfaring har vist, at normal stressteori ikke virker i de fleste tilfælde. Den mest foretrukne fejlteori, der anvendes i industrien, er ‘Von Mises stress’ baseret. Vi vil undersøge, hvad Von Mises stress er i det kommende afsnit.,
Forvrængningsenergiteori
begrebet Von mises-stress stammer fra teorien om forvrængningsenergifejl. Forvrængningsenergifejlteori er sammenligning mellem 2 slags energier, 1) Forvrængningsenergi i det aktuelle tilfælde 2) Forvrængningsenergi i en simpel spændingssag på tidspunktet for fiasko. Ifølge denne teori opstår fejl, når forvrængningsenergien i det faktiske tilfælde er mere end forvrængningsenergien i en simpel spændingssag på tidspunktet for fiasko.
Forvrængningsenergi
det er den energi, der kræves til formdeformation af et materiale., Under ren forvrængning ændres materialets form, men lydstyrken ændres ikke. Dette er illustreret i Fig.2.
Forvrængning nødvendige energi per volumenenhed, ud til et generelt 3-dimensionelle tilfælde er givet i form af hovedstol stress værdier som:
Forvrængning energi til simple spænding tilfælde på tidspunktet for fiasko er givet som:
Udtryk for Von Mises stress
ovenstående 2 mængder, der kan være forbundet ved hjælp af forvrængning energi fiasko teori, så betingelsen for fiasko vil være som følger.,
venstre side af ovenstående ligning betegnes som Von Mises stress.
Så som en fiasko kriterium, ingeniør kan kontrollere, om Von Mises stress induceret i det materiale, der overstiger udbytte styrke (for sejt materiale) af materialet.Så den manglende tilstand kan forenkles.
Industrielle Anvendelse af Von Mises Stress
Forvrængning energi teori, der er den mest foretrukne manglende teori, der anvendes i industrien. Det fremgår af ovenstående diskussioner, at når en ingeniør resorts til forvrængning energi teori han kan bruge Von Mises stress som en fiasko kriterium.,Lad os se et eksempel:
Antag, at en ingeniør skal designe en cantilever stråle ved hjælp af blødt stål som materiale med en belastningskapacitet på 10000 N. materialets egenskaber af blødt stål er også vist i figuren. Udbyttespændingsværdien af blødt stål er 2,5 108 108 Pa. Han ønsker at kontrollere, om hans design vil modstå designbelastningen.
følgende figur viser Von Mises-spændingsfordelingen opnået ved FEA-analyse af strålen.
man kan bemærke, at Von Mises-stress er maksimalt mod den faste ende af bjælken, og værdien er 1,32 108 108 Pa. Dette er mindre end flydespunktsværdien af blødt stål. Så designet er safe.In kort en ingeniør pligt er at holde den maksimale værdi af Von Mises stress induceret i materialet mindre end dens styrke.