ケーブル張力計算機
ケーブルは、設計時に特別な考慮が必要な重要かつ効率的な構造要素です。. 以下の計算ツールは、ユーザー入力に基づいて次の値を計算する使いやすいツールです。:
- ケーブルに加えられる張力
- ケーブルの引張応力
- この荷重による伸び
- 温度変化による熱伸び (提供されている場合)
- 材料の降伏強さに基づいてケーブルが破損にどれだけ近づいているかを示すユーティリティ比
この簡単な計算で, エンジニアは、明確な出力と必要に応じてより詳細な設計レポートを使用して、迅速な設計決定を行うことができます。. 計算機には 2 つのシステムから選択するオプションがあります:
- 1-ケーブル シンプルなシステム, 1 本のケーブルと 1 つの垂直荷重で
- 2-ケーブル システム, 1 本のケーブルが 2 つの異なるアンカー ポイントから重量を支えている場合 (または同じ) 角度. 電卓は張力を計算します。 各 ケーブルを使用し、各ケーブルに個別の容量を提供します.
- 牽引ケーブルシステム - これにより、表面に沿って物体を引っ張ることによって生じる摩擦力によるケーブルの引っ張り張力が計算されます。. この計算には 2 つの表面間の摩擦係数が必要です. この入力の情報ヒントには、いくつかのサンプル値と一般的な値が提供されています。.
どちらのシステムでも, 適用された荷重は、ケーブルの張力と熱荷重を計算するために分散されます。 (または熱変化) ケーブル要素の熱膨張の計算にも使用されます。.
この張力ケーブル計算機について
ケーブルの張力を計算する方法?
ケーブルの張力を計算するには, エンジニアは通常、第一原理静力学を使用します. 構造が平衡状態にあり静的であるためには (つまり. 動いていない) 平衡方程式を満たす必要があります:
ΣFy = 0
ΣFX = 0
つまり. X 方向と Y 方向のすべての力の合計はゼロになるはずです
この基本原理は、ケーブルの張力を計算する際のすべての計算の基礎となります。.
例 1: 単純な 1 ケーブル構造のケーブルの張力を計算します
以下の簡単な例では, P = 500kg とすると, ケーブルの張力はどれくらいですか?
まあこの場合は, Y の力の合計 (垂直) ゼロに等しくなければなりません. ×には力が入らないので (水平) Σ Fx = は無視できます。 0, これはすでに真実なので.
ΣFy = 0
0 = -500 + T1
T1 = 500kg
∴ケーブルの張力は500kgです (500kg x と表記することもできます 9.81 = 4.91 kN)
例 2: 2 ケーブル システムの張力の計算
与えられた角度 a1 = 45° そして a2 = 73° の負荷で 500 kg.
2つの方程式があるので、, そして未知の二人 (T1, T2) 私たちはこのシステムを解決できるでしょう. 最初, 2つの平衡方程式を考えてみましょう.
ΣFy = 0: T1 それなし(a1) + T2 それなし(a2) =P
ΣFX = 0: T1 cos(a1) = T2 cos(a2)
T を解く2 Tに関して1 水平状態から得られるもの:
T2 = T1 (cos(a1)/cos(a2))
T2 = 2.4185 T1
T の置換2 垂直状態に, 我々が得る:
T1 (それなし(a1) + (cos(a1)/cos(a2)) それなし(a2)) =P
T1 =P / (それなし(A'1) + (cos(A'1)/cos(A'2)) それなし(A'2))
T1 = 500 / (それなし(45) + (cos(45)/cos(73)) それなし(73))
T1 = 165.56 kg (または 1.624 kN)
ケーブル伸びの計算とケーブル伸びの計算式
伸びとは、ケーブルに張力がかかると伸びるという概念です。. これが伸びる距離は伸びと呼ばれ、長さの変化として表されます。 (L). ケーブルに張力がかかったら, 伸びを計算できます (L) 負荷によりケーブルに.
基本的なケーブル伸びの計算式 (これは上記の張力ケーブル計算機にも使用されます) です:
熱ケーブルの伸びの計算と熱伸びの計算式
鋼は通常、高温下では膨張します. これを説明するには, この計算機では、ユーザーが温度変化を入力して、材料の熱膨張とケーブルの伸びを計算することもできます。. これは次の熱伸びの式に基づいています。:
Δtemp = 温度変化
L = ケーブルの元の長さ
α = 熱膨張係数 (鋼用, 通常、値は 10e-6 ～ 12e-6 m/m°C の範囲内です。)
ケーブル引張り張力計算機
上記の計算機は、重みのある物体を表面に沿って引っ張る摩擦力によって生じる張力を計算するためにも使用できます。. 重りを引っ張ると, によって与えられた P 未満 (そして電卓で), 引かれている方向と反対方向に摩擦力がかかる. これは、以下の自由体図から明らかです。:
次に、計算機は、この引っ張り張力によって生じる応力と伸びを計算します。. ケーブルの引っ張り張力の計算は非常に簡単です, 垂直方向の力に摩擦係数を掛けるだけです:
F = μ・N
- F 摩擦による力です (ニュートン単位で, N),
- μ 接触している表面間の摩擦係数です。,
- N 垂直力です (ニュートン単位で, N), これは接触している表面に垂直な力です. 水平面用, 通常、垂直抗力は物体の重量に等しい, N = m・g, どこ メートル 物体の質量です (キログラム単位で, kg) そして g は重力による加速度です (約 9.81 MS2 地球の表面で).
その他の電卓
SkyCivについて
SkyCiv は、このケーブル張力計算機のほかに、エンジニア向けの幅広いクラウド構造解析および設計ソフトウェアを提供しています。. 常に進化するテクノロジー企業として, 私たちは、既存のワークフローの革新と挑戦に取り組み、エンジニアの作業プロセスと設計の時間を節約します.
よくある質問?
ケーブル張力および熱伸び計算ツールの使用方法?
SkyCiv ケーブル張力計算ツールを使用するには, 次の手順を実行します:
- デバイスで電卓を開きます.
- 入力ケーブルの特性:
- ケーブル長などのケーブルパラメータ, ケーブル直径 (またはエリア), 材料特性, ヤング率や熱特性など)
- 入力荷重値:
- 適用荷重 (P): 設計に安全係数が確実に提供されるように、これは係数化された負荷である必要があります。
- 熱変化 (T): これはケーブルが受ける温度変化です。. 例えば, 設置前にケーブルを室温で保管および測定する場合があります。, 20℃と言いますか. しかしながら, 最終設計では、ケーブルがプラント設備の近くにある可能性があります, または直射日光の下では、設計温度が 50°C になる可能性があります。. 温度の変化は +30°C として入力されます。
- ケーブルの耐力 (年度): これはオプションですが、ユーティリティの計算が可能になります。 (破損する前にどのくらいの材料が使用されるか)
- あなたの入力に基づいて, 計算機インターフェイスには最大値と最小値が表示されます。: 剪断, 瞬間, 変位値とせん断力図, モーメント図, および変位図.
より複雑なケーブル システムを計算する必要がある場合はどうすればよいですか?
SkyCiv には、SkyCiv Structural 3D と呼ばれるフル機能の構造解析ソフトウェアがあります。, カテナリーケーブル解析をサポートします. これらは非線形であり、大きな変位が発生した場合にのみ張力が発生する構造要素です。. 曲げ力やせん断力に対する能力はゼロです, しかし、張力のある荷重に耐えることができます.
ほぼすべてのケーブル システムを 3D でモデリングして解決できます, システム上で完全な FEA を実行しているため、, 一方、この計算機はより単純なケース分析を実行します。. SkyCiv Structural 3D のケーブル構造の例を次に示します。. 詳細については、 SkyCiv Structural 3D のケーブル.
