Von Mises-spenning er ansett for å være en trygg havn for design ingeniører.Ved hjelp av denne informasjonen en ingeniør kan si sin design vil mislykkes hvis den maksimale verdien av Von Mises-spenning indusert i materialet er mer enn styrken til materialet. Det fungerer godt for de fleste tilfeller, spesielt når materialet er formbart i naturen. I de følgende avsnittene vil vi ha en logisk forståelse av Von Mises og hvorfor det er brukt.
Når er et materiale mislykkes?,
En av de mest enkel måte å sjekke når et materiale mislykkes er en enkel spenning test. Her materialet er trukket fra begge ender. Når materialet kommer yield punkt (for formbart materiale) materialet kan betraktes som mislykket. Den enkle spenning test er en enveis test, dette er vist i den første delen av Fig:1.
Nå vurdere situasjonen i andre del av Fig.1, en faktisk engineering problem med en kompleks legge tilstand., Kan vi si her også, at materialet mislykkes når den maksimale normal stress verdi indusert i materialet er mer enn yield verdi ?. Hvis du bruker en slik antakelse, du ville være å bruke en svikt-teorien kalles «normal stress theory». Mange års engineering erfaring har vist at normal stress teorien ikke fungerer i de fleste tilfeller. Den mest foretrukne svikt-teorien som brukes i industrien er ‘Von Mises’ basert på. Vi vil utforske hva Von Mises-spenning er i de kommende avsnitt.,
Forvrengning energi teori
begrepet Von mises-spenning oppstår fra forvrengning energi svikt-teorien. Forvrengning energi svikt-teorien er sammenligningen mellom 2 typer energier, 1) Forvrengning energi i selve tilfelle 2) Forvrengning energi på en enkel spenning tilfelle på den tiden av hjertesvikt. I henhold til denne teorien, feil oppstår når forvrengning energi i selve saken er mer enn forvrengning energi på en enkel spenning tilfelle på den tiden av hjertesvikt.
Forvrengning energi
Det er den energien som kreves for å forme deformasjon av et materiale., I løpet av ren forvrengning, i form av vesentlige endringer, men volumet endres ikke. Dette er illustrert i Fig.2.
Forvrengning nødvendig energi per enhet volum, ud for en generell 3-dimensjonale tilfellet er gitt i form av rektor stress verdier som:
Forvrengning energi for enkel spenning tilfelle på tidspunktet for svikt er gitt som:
Uttrykk for Von Mises
over 2-mengder kan kobles til ved hjelp av forvrengning energi svikt-teorien, slik den tilstand av svikt vil være som følger.,
venstre side av ligningen over er betegnet som Von Mises-spenning.
Slik som manglende kriteriet, ingeniør kan du sjekke om Von Mises-spenning indusert i materialet overstiger avkastning styrke (for formbart materiale) av materialet.Så feil kan forenkles som
Industriell Anvendelse av Von Mises
Forvrengning energi teori er den mest foretrukne svikt-teorien som brukes i industrien. Det er klart fra over diskusjoner som når en ingeniør tyr til forvrengning energi teori han kan bruke Von Mises som en fiasko kriteriet.,La oss se på et eksempel:
Anta at en ingeniør har til å utforme en cantilever bredde ved hjelp av lakkert stål som materiale, med en lastekapasitet på 10000 N. materialer egenskaper av lakkert stål er også vist i figuren. Yield stress verdien av lakkert stål er 2,5×108 Pa. Han ønsker å sjekke om hans design vil tåle design belastning.
følgende figur viser Von Mises-spenning distribusjon innhentet av FEA analyse av strålen.
En kan merke seg at Von Mises-spenning er på maksimalt mot den faste ende av bjelken, og verdien er 1.32×108 Pa. Dette er mindre enn den avkastning verdien av lakkert stål. Slik design er trygt.Kort sagt en ingeniør plikt er å holde den maksimale verdien av Von Mises-spenning indusert i materialet mindre enn dens styrke.