Για τον υπολογισμό της τάσης σε ένα καλώδιο, οι μηχανικοί γενικά χρησιμοποιούν στατικές πρώτες αρχές. Για να είναι μια δομή σε ισορροπία και στατική (δηλ. δεν κινείται) θα χρειαστεί να ικανοποιήσει τις εξισώσεις ισορροπίας:

Σ Fy = 0
Σ Fx = 0

δηλ. Όλες οι δυνάμεις στην κατεύθυνση Χ και Υ πρέπει να αθροίζονται στο μηδέν

Αυτή η βασική αρχή αποτελεί τη βάση όλων των υπολογισμών κατά την επεξεργασία της τάσης σε ένα καλώδιο.

Στο παρακάτω απλό παράδειγμα, δεδομένο P = 500kg, ποια είναι η τάση στο καλώδιο?

Λοιπόν σε αυτή την περίπτωση, το άθροισμα των δυνάμεων στο Υ (κατακόρυφος) πρέπει να ισούται με μηδέν. Αφού δεν υπάρχει δύναμη στο x (οριζόντιος) μπορούμε να αγνοήσουμε το Σ Fx = 0, αφού αυτό είναι ήδη αλήθεια.

Σ Fy = 0
0 = -500 + Τ1
Τ1 = 500 κιλά
∴ η τάση στο καλώδιο είναι 500 kg (μπορεί επίσης να σημειωθεί ως 500kg x 9.81 = 4.91 ΚΝ)

Δεδομένες γωνίες α₁ = 45° και α₂ = 73° με ένα φορτίο από 500 κιλό.

Αφού έχουμε δύο εξισώσεις, και δύο άγνωστα (Τ1, Τ2) θα μπορέσουμε να λύσουμε αυτό το σύστημα. Πρώτα, εξετάστε τις δύο εξισώσεις ισορροπίας.

Σ Fy = 0: Τ₁ χωρίς(α₁) + Τ₂ χωρίς(α₂) = Π
Σ Fx = 0: Τ₁ συν(α₁) = Τ₂ συν(α₂)

Επίλυση για Τ₂ όσον αφορά το Τ₁ από την οριζόντια συνθήκη μας δίνει:

Τ₂ = Τ₁ (συν(α₁)/συν(α₂))
Τ₂ = 2.4185 Τ₁

Αντικαθιστώντας τον Τ₂ στην κατακόρυφη κατάσταση, τα αποτελέσματα της τροπικής μαζικής συμμετοχής μιας δομής:

Τ₁ (χωρίς(α₁) + (συν(α₁)/συν(α₂)) χωρίς(α₂)) = Π
Τ₁ = Π / (χωρίς(α1) + (συν(α1)/συν(α2)) χωρίς(α2))
Τ₁ = 500 / (χωρίς(45) + (συν(45)/συν(73)) χωρίς(73))

Τ₁ = 165.56 κιλό (ή 1.624 ΚΝ)

Η επιμήκυνση είναι η έννοια ότι το καλώδιο θα τεντωθεί όταν τεντωθεί. Η απόσταση στην οποία αυτό εκτείνεται είναι γνωστή ως επιμήκυνση και αντιπροσωπεύεται ως αλλαγή μήκους (μεγάλο). Μόλις έχετε την τάση στο καλώδιο, μπορείτε να υπολογίσετε την επιμήκυνση (μεγάλο) στο καλώδιο λόγω φορτίου.

Ο βασικός τύπος επιμήκυνσης καλωδίου (η οποία χρησιμοποιείται και η παραπάνω αριθμομηχανή τάνυσης καλωδίου) είναι:

Ο χάλυβας γενικά θα διαστέλλεται κάτω από υψηλότερες θερμοκρασίες. Για να λογοδοτήσει αυτό, η αριθμομηχανή θα επιτρέπει επίσης στους χρήστες να εισάγουν μια αλλαγή θερμοκρασίας για να υπολογίσουν τη θερμική διαστολή του υλικού και την επιμήκυνση στο καλώδιο. Αυτό βασίζεται στον ακόλουθο τύπο θερμικής επιμήκυνσης:

Δtemp = η μεταβολή της θερμοκρασίας
μεγάλο = το αρχικό μήκος του καλωδίου
α = Συντελεστής Θερμικής Διαστολής (για χάλυβα, η τιμή είναι τυπικά εντός της περιοχής από 10e-6 έως 12e-6 m/m°C)

Η παραπάνω αριθμομηχανή μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της τάσης που προκαλείται από τις δυνάμεις τριβής του τραβήγματος ενός ζυγισμένου αντικειμένου κατά μήκος μιας επιφάνειας. Καθώς τραβάτε ένα βάρος, δίνεται από Π παρακάτω (και στην αριθμομηχανή), ασκείται δύναμη τριβής προς την αντίθετη κατεύθυνση προς την οποία έλκεται. Αυτό φαίνεται από το παρακάτω διάγραμμα ελεύθερου σώματος:

Στη συνέχεια, η αριθμομηχανή θα προχωρήσει στον υπολογισμό των τάσεων και των επιμηκύνσεων που προκαλούνται από αυτή τη δύναμη τάνυσης έλξης. Ο υπολογισμός της τάσης έλξης του καλωδίου είναι αρκετά απλός, και απλώς περιλαμβάνει τον πολλαπλασιασμό της κατακόρυφης δύναμης με τον συντελεστή τριβής:

F = μ · N

• φά είναι η δύναμη που οφείλεται στην τριβή (σε Νιούτον, Ν),
• μ είναι ο συντελεστής τριβής μεταξύ των επιφανειών που έρχονται σε επαφή,
• Ν είναι η κανονική δύναμη (σε Νιούτον, Ν), που είναι η δύναμη κάθετη στις επιφάνειες που έρχονται σε επαφή. Για οριζόντιες επιφάνειες, η κανονική δύναμη είναι τυπικά ίση με το βάρος του αντικειμένου, N = m · g, όπου Μ είναι η μάζα του αντικειμένου (σε κιλά, κιλό) και σολ είναι η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας (κατά προσέγγιση 9.81 Κυρία² στην επιφάνεια της Γης).

• Cable Sag Calculator
• Υπολογιστής λυγισμού στηλών
• Υπολογιστής μήτρας ακαμψίας
• Υπολογιστής Modulus του Young
• Υπολογιστής αναλογίας Poisson
• Υπολογιστής ανοιγμάτων δοκών δαπέδου

Εκτός από αυτή την αριθμομηχανή τάνυσης καλωδίου, η SkyCiv προσφέρει μια ευρεία γκάμα Λογισμικό δομικής ανάλυσης και σχεδίασης Cloud για μηχανικούς. Ως μια συνεχώς εξελισσόμενη εταιρεία τεχνολογίας, δεσμευόμαστε να καινοτομούμε και να προκαλούμε υπάρχουσες ροές εργασίας για να εξοικονομήσουμε χρόνο στους μηχανικούς στις διαδικασίες εργασίας και τα σχέδιά τους.

Για να χρησιμοποιήσετε τον υπολογιστή τάνυσης καλωδίου SkyCiv, Ακολουθήστε αυτά τα βήματα:

1. Ανοίξτε την αριθμομηχανή στη συσκευή σας.
2. Ιδιότητες καλωδίου εισόδου:
   • Παράμετροι καλωδίου όπως το μήκος καλωδίου, Διάμετρος καλωδίου (ή Περιοχή), Ιδιότητες υλικού, όπως το Modulus του Young και το Thermal Properties)
3. Τιμές φορτίου εισόδου:
   • Εφαρμοσμένο φορτίο (Π): Αυτό θα πρέπει να είναι συντελεστής φόρτισης για να διασφαλιστεί ότι παρέχεται ένας παράγοντας ασφάλειας στα σχέδιά σας
   • Θερμική Αλλαγή (Τ): Αυτή είναι η αλλαγή θερμοκρασίας που υφίσταται το καλώδιο. Για παράδειγμα, Πριν από την εγκατάσταση, το καλώδιο μπορεί να αποθηκευτεί και να μετρηθεί σε θερμοκρασία δωματίου, ας πούμε 20°C. Ωστόσο, στην τελική σχεδίαση το καλώδιο μπορεί να βρίσκεται κοντά στον εξοπλισμό της εγκατάστασης, ή κάτω από άμεσο ηλιακό φως, πράγμα που σημαίνει ότι η θερμοκρασία σχεδιασμού θα μπορούσε να είναι 50°C. Η αλλαγή της θερμοκρασίας θα εισαχθεί ως +30°C
   • Αντοχή απόδοσης καλωδίου (Fy): Αυτό είναι προαιρετικό αλλά θα παρέχει κάποιο υπολογισμό της χρησιμότητας (πόσο από το υλικό χρησιμοποιείται πριν αποτύχει)
4. Με βάση τις εισροές σας, η διεπαφή της αριθμομηχανής θα εμφανίσει το μέγιστο και το ελάχιστο: κουρεύω, στιγμή, και τιμές μετατόπισης καθώς και το Διάγραμμα Διατμητικής Δύναμης, Διάγραμμα στιγμών, και Διάγραμμα Μετατόπισης.

Το SkyCiv διαθέτει ένα λογισμικό δομικής ανάλυσης με πλήρη χαρακτηριστικά που ονομάζεται SkyCiv Structural 3D, που υποστηρίζει την ανάλυση καλωδίων αλυσοειδών. Πρόκειται για δομικά στοιχεία που είναι μη γραμμικά και εφελκυσμένα μόνο με μεγάλες μετατοπίσεις. Έχουν μηδενική ικανότητα για δυνάμεις κάμψης ή διάτμησης, αλλά ικανό να μεταφέρει φορτίο υπό τάση.

Μπορείτε να μοντελοποιήσετε και να λύσετε σχεδόν οποιοδήποτε σύστημα καλωδίων σε 3D, καθώς εκτελούμε ένα πλήρες FEA στο σύστημα, ενώ αυτή η αριθμομηχανή εκτελεί περισσότερο μια απλή ανάλυση περιπτώσεων. Ακολουθεί ένα παράδειγμα δομής καλωδίου στο SkyCiv Structural 3D. Μάθετε περισσότερα στο Καλώδια σε SkyCiv Structural 3D.