Calculateur de tension des câbles
Les câbles sont un élément structurel important et efficace qui nécessite une attention particulière lors de la conception. La calculatrice ci-dessous est un outil facile à utiliser qui calculera les valeurs suivantes en fonction de la saisie de l'utilisateur.:
- La force de tension appliquée dans le câble
- La contrainte de traction dans le câble
- Allongement de cette charge
- Allongement thermique dû à un changement de température (si fourni)
- Rapport d'utilité indiquant à quel point le câble est proche de la rupture en fonction de la limite d'élasticité du matériau
Avec ce calcul rapide, les ingénieurs peuvent prendre des décisions de conception rapides avec des résultats clairs et un rapport de conception plus détaillé si nécessaire. La calculatrice offre la possibilité de choisir parmi deux systèmes:
- 1-Câble système simple, avec un seul câble et une seule charge verticale
- 2-Câble système, où un seul câble supporte le poids de deux points d'ancrage et de deux (ou pareil) angles. La calculatrice calculera la tension dans chaque câble et fournir des capacités individuelles pour chaque câble.
- Système de câble de traction - cela calculera la tension de traction du câble due aux forces de friction provoquées par la traction d'un objet le long d'une surface. Ce calcul nécessite le coefficient de frottement entre deux surfaces. Quelques exemples et valeurs communes ont été fournis dans le conseil d'information pour cette entrée..
Dans les deux systèmes, la charge appliquée sera distribuée pour calculer la tension dans un câble et toute charge thermique (ou changement thermique) sera également utilisé pour calculer la dilatation thermique dans les éléments de câble.
À propos de ce calculateur de câble de tension
Comment calculer la tension dans un câble?
Pour calculer la tension dans un câble, les ingénieurs utilisent généralement la statique selon les premiers principes. Pour qu’une structure soit en équilibre et statique (e.g. immobile) il devra satisfaire les équations d'équilibre:
Σ Fy = 0
Σ Fx = 0
e.g. toutes les forces dans les directions X et Y doivent totaliser zéro
Ce principe de base constitue la base de tous les calculs lors du calcul de la tension dans un câble..
Exemple 1: Calculer la tension dans le câble d'une structure simple à 1 câble
Dans l'exemple simple ci-dessous, étant donné P = 500kg, quelle est la tension dans le câble?
Eh bien, dans ce cas, la somme des forces dans Y (vertical) doit être égal à zéro. Puisqu'il n'y a pas de force dans le x (horizontal) on peut ignorer Σ Fx = 0, puisque c'est déjà vrai.
Σ Fy = 0
0 = -500 + T1
T1 = 500kg
∴ la tension dans le câble est de 500kg (peut également être noté comme 500 kg x 9.81 = 4.91 kN)
Exemple 2: Calcul de la tension dans un système à 2 câbles
Angles donnés une1 = 45° et une2 = 73° avec une charge de 500 kg.
Puisque nous avons deux équations, et deux inconnues (T1, T2) nous pourrons résoudre ce système. Première, considérons les deux équations d'équilibre.
Σ Fy = 0: T1 sin(une1) + T2 sin(une2) =P
Σ Fx = 0: T1 cos(une1) =T2 cos(une2)
Résoudre T2 en termes de T1 de la condition horizontale nous donne:
T2 =T1 (cos(une1)/cos(une2))
T2 = 2.4185 T1
Remplacement de T2 dans la condition verticale, donne:
T1 (sin(une1) + (cos(une1)/cos(une2)) sin(une2)) =P
T1 =P / (sin(A'1) + (cos(A'1)/cos(A'2)) sin(A'2))
T1 = 500 / (sin(45) + (cos(45)/cos(73)) sin(73))
T1 = 165.56 kg (ou 1.624 kN)
Calculs d'allongement de câble et formule d'allongement de câble
L'allongement est le concept selon lequel le câble s'étire lorsqu'il est tendu. La distance à laquelle cet étirement s'appelle allongement et est représentée par un changement de longueur. (L). Une fois que vous avez la tension dans le câble, tu peux calculer l'allongement (L) dans le câble à cause de la charge.
La formule de base d'allongement des câbles (qui est également utilisé le calculateur de câble de tension ci-dessus) est:
Calcul de l'allongement du câble thermique et formule d'allongement thermique
L'acier se dilate généralement à des températures plus élevées. Pour en rendre compte, le calculateur permettra également aux utilisateurs de saisir un changement de température pour calculer la dilatation thermique du matériau et l'allongement du câble.. Ceci est basé sur la formule d'allongement thermique suivante:
Δtemp = le changement de température
L = la longueur originale du câble
α = Coefficient de dilatation thermique (pour l'acier, la valeur est généralement comprise entre 10e-6 et 12e-6 m/m°C)
Calculateur de tension de traction de câble
Le calculateur ci-dessus peut également être utilisé pour calculer la tension provoquée par les forces de friction liées à la traction d'un objet lesté le long d'une surface.. Pendant que tu tires un poids, donné par P ci-dessous (et dans la calculatrice), une force de friction est appliquée dans la direction opposée à celle dans laquelle elle est tirée. Cela ressort clairement du diagramme de corps gratuit ci-dessous.:
Le calculateur procédera ensuite au calcul des contraintes et des allongements provoqués par cette force de traction.. Le calcul de la tension de traction du câble est assez simple, et consiste simplement à multiplier la force verticale par le coefficient de frottement:
F = µ · N
- F est la force due au frottement (en newtons, N),
- μ est le coefficient de frottement entre les surfaces en contact,
- N est la force normale (en newtons, N), qui est la force perpendiculaire aux surfaces en contact. Pour surfaces horizontales, la force normale est généralement égale au poids de l'objet, N = m · g, où m est la masse de l'objet (en kilogrammes, kg) et g est l'accélération due à la gravité (environ 9.81 SP2 à la surface de la Terre).
Autres calculatrices
À propos de SkyCiv
En plus de ce calculateur de tension de câble, SkyCiv propose une large gamme de logiciels d'analyse et de conception structurelles cloud pour les ingénieurs. En tant qu'entreprise technologique en constante évolution, nous nous engageons à innover et à remettre en question les méthodes de travail existantes pour faire gagner du temps aux ingénieurs dans leurs processus de travail et leurs conceptions.
FAQ?
Comment utiliser le calculateur de tension de câble et d'allongement thermique?
Pour utiliser le calculateur de tension de câble SkyCiv, Suivez ces étapes:
- Ouvrez la calculatrice sur votre appareil.
- Propriétés du câble d'entrée:
- Paramètres de câble tels que la longueur du câble, Diamètre du câble (ou zone), Propriétés matérielles, tels que le module de Young et les propriétés thermiques)
- Valeurs de charge d'entrée:
- Charge appliquée (P): Il doit s'agir d'une charge pondérée pour garantir qu'un facteur de sécurité est fourni dans vos conceptions.
- Changement thermique (T): C'est le changement de température que subit le câble. Par exemple, avant l'installation, le câble peut être stocké et mesuré à température ambiante, disons 20°C. Par contre, dans la conception finale, le câble pourrait se trouver à proximité des équipements de l'usine, ou sous la lumière directe du soleil, ce qui signifie que la température de conception pourrait être de 50°C. Le changement de température serait entré comme +30°C
- Limite d'élasticité du câble (AF): Ceci est facultatif mais fournira un calcul d'utilité (quelle quantité de matériau est utilisée avant qu'elle ne tombe en panne)
- Basé sur vos entrées, l'interface de la calculatrice affichera le maximum et le minimum: de cisaillement, moment, et les valeurs de déplacement ainsi que le diagramme de force de cisaillement, Diagramme des moments, et diagramme de déplacement.
Que faire si j'ai besoin de calculer des systèmes de câbles plus complexes?
SkyCiv dispose d'un logiciel d'analyse structurelle complet appelé SkyCiv Structural 3D, qui prend en charge l'analyse des câbles caténaires. Ce sont des éléments structurels non linéaires et tendus uniquement avec de grands déplacements.. Ils n’ont aucune capacité aux forces de flexion ou de cisaillement, mais capable de supporter une charge en tension.
Vous pouvez modéliser et résoudre à peu près n'importe quel système de câbles en 3D, car nous effectuons une FEA complète sur le système, alors que cette calculatrice exécute plutôt une simple analyse de cas. Voici un exemple de structure de câble dans SkyCiv Structural 3D. En savoir plus sur Câbles dans SkyCiv Structural 3D.
