Om de spanning in een kabel te berekenen, ingenieurs gebruiken over het algemeen de statica van de eerste principes. Om een ​​structuur in evenwicht en statisch te houden (d.w.z. niet bewegend) het zal aan de evenwichtsvergelijkingen moeten voldoen:

Σ Fy = 0
Σ Fx = 0

d.w.z. alle krachten in de X- en Y-richting moeten opgeteld nul zijn

Dit basisprincipe vormt de basis van alle berekeningen bij het berekenen van de spanning in een kabel.

In het onderstaande eenvoudige voorbeeld, gegeven P = 500 kg, wat is de spanning in de kabel?

Welnu, in dit geval, de som van de krachten in Y (verticaal) moet gelijk zijn aan nul. Omdat er geen kracht in de x zit (horizontaal) we kunnen Σ Fx = negeren 0, aangezien dit al waar is.

Σ Fy = 0
0 = -500 + T1
T1 = 500kg
∴ de spanning in de kabel bedraagt ​​500kg (kan ook worden genoteerd als 500 kg x 9.81 = 4.91 kN)

Gegeven hoeken een₁ = 45° en een₂ = 73° met een lading van 500 kg.

Omdat we twee vergelijkingen hebben, en twee onbekenden (T1, T2) we zullen dit systeem kunnen oplossen. Eerste, beschouw de twee evenwichtsvergelijkingen.

Σ Fy = 0: T₁ zonder(een₁) + T₂ zonder(een₂) = P
Σ Fx = 0: T₁ omdat(een₁) = T₂ omdat(een₂)

Oplossen voor T₂ in termen van T₁ van de horizontale toestand ons geeft:

T₂ = T₁ (omdat(een₁)/omdat(een₂))
T₂ = 2.4185 T₁

Vervanging van T₂ in de verticale toestand, we krijgen:

T₁ (zonder(een₁) + (omdat(een₁)/omdat(een₂)) zonder(een₂)) = P
T₁ = P / (zonder(Een'1) + (omdat(Een'1)/omdat(A'2)) zonder(A'2))
T₁ = 500 / (zonder(45) + (omdat(45)/omdat(73)) zonder(73))

T₁ = 165.56 kg (of 1.624 kN)

Rek is het concept dat de kabel zal uitrekken wanneer deze wordt gespannen. De afstand waarop dit zich uitstrekt, staat bekend als verlenging en wordt weergegeven als een lengteverandering (kan op dezelfde manier worden uitgedrukt als de algemene draagvermogensvergelijking voor ondiepe funderingen voorgesteld door Terzaghi). Zodra je de spanning in de kabel hebt, je kunt de rek berekenen (kan op dezelfde manier worden uitgedrukt als de algemene draagvermogensvergelijking voor ondiepe funderingen voorgesteld door Terzaghi) in de kabel als gevolg van de belasting.

De basisformule voor kabelverlenging (waarbij ook gebruik wordt gemaakt van de bovenstaande spankabelcalculator) is:

Staal zal over het algemeen uitzetten bij hogere temperaturen. Om hier rekening mee te houden, Met de rekenmachine kunnen gebruikers ook een temperatuurverandering invoeren om de thermische uitzetting van het materiaal en de verlenging van de kabel te berekenen. Dit is gebaseerd op de volgende thermische verlengingsformule:

Δtemp = de temperatuurverandering
L = de originele lengte van de kabel
α = Thermische uitzettingscoëfficiënt (voor staal, de waarde ligt doorgaans binnen het bereik van 10e-6 tot 12e-6 m/m°C)

De bovenstaande rekenmachine kan ook worden gebruikt om de spanning te berekenen die wordt veroorzaakt door de wrijvingskrachten bij het trekken van een verzwaard voorwerp over een oppervlak. Terwijl je een gewicht trekt, gegeven door P. hieronder (en in de rekenmachine), er wordt een wrijvingskracht uitgeoefend in de tegenovergestelde richting waarin deze wordt getrokken. Dit blijkt uit het onderstaande vrije lichaamsdiagram:

De rekenmachine gaat dan verder met het berekenen van de spanningen en verlengingen die door deze trekkracht worden veroorzaakt. De berekening van de kabeltrekspanning is vrij eenvoudig, en het gaat alleen maar om het vermenigvuldigen van de verticale kracht met de wrijvingscoëfficiënt:

F = μ · N

• F is de kracht als gevolg van wrijving (in newton, N),
• μ is de wrijvingscoëfficiënt tussen de contactoppervlakken,
• N is de normaalkracht (in newton, N), dat is de kracht loodrecht op de contactoppervlakken. Voor horizontale oppervlakken, de normaalkracht is doorgaans gelijk aan het gewicht van het object, N = m · g, waar m is de massa van het voorwerp (in kilogram, kg) en g is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht (ongeveer 9.81 Mevrouw² op het aardoppervlak).

• Kolomknikcalculator
• Stijfheidsmatrixcalculator
• Young's moduluscalculator
• Poisson-ratiocalculator
• Overspanningscalculator voor vloerbalken

Naast deze kabelspanningscalculator biedt SkyCiv een breed scala aan cloud-structurele analyse- en ontwerpsoftware voor ingenieurs. Als een constant evoluerend technologiebedrijf, we zijn toegewijd aan het innoveren en uitdagen van bestaande workflows om ingenieurs tijd te besparen in hun werkprocessen en ontwerpen.

Om de SkyCiv kabelspanningscalculator te gebruiken, Volg deze stappen:

1. Open de rekenmachine op uw apparaat.
2. Eigenschappen van de ingangskabel:
   • Kabelparameters zoals kabellengte, Kabeldiameter (of Gebied), Materiaaleigenschappen, zoals Young's Modulus en thermische eigenschappen)
3. Voer belastingswaarden in:
   • Toegepaste belasting (P.): Dit moet een berekende belasting zijn om ervoor te zorgen dat er een veiligheidsfactor in uw ontwerpen zit
   • Thermische verandering (T): Dit is de temperatuurverandering die de kabel ondergaat. Bijvoorbeeld, vóór de installatie kan de kabel bij kamertemperatuur worden bewaard en gemeten, zeg 20°C. Echter, in het uiteindelijke ontwerp zou de kabel zich in de buurt van fabrieksapparatuur kunnen bevinden, of onder direct zonlicht, wat betekent dat de ontwerptemperatuur 50°C kan zijn. De temperatuurverandering wordt ingevoerd als +30°C
   • Kabelopbrengststerkte (Fy): Dit is optioneel, maar levert enige berekening van het nut op (hoeveel van het materiaal wordt gebruikt voordat het faalt)
4. Gebaseerd op uw input, de rekenmachineinterface geeft het maximum en minimum weer: schuintrekken, moment, en verplaatsingswaarden, evenals het schuifkrachtdiagram, Momentdiagram, en verplaatsingsdiagram.

SkyCiv heeft een volledig functionele structurele analysesoftware genaamd SkyCiv Structural 3D, die de analyse van bovenleidingkabels ondersteunt. Dit zijn structurele elementen die niet-lineair zijn en alleen op spanning staan ​​bij grote verplaatsingen. Ze hebben geen capaciteit voor buig- of schuifkrachten, maar in staat een last onder spanning te dragen.

Je kunt vrijwel elk kabelsysteem in 3D modelleren en oplossen, omdat we een volledige FEA op het systeem uitvoeren, terwijl deze rekenmachine meer een eenvoudige casusanalyse uitvoert. Hier is een voorbeeld van een kabelstructuur in SkyCiv Structural 3D. Meer informatie op Kabels in SkyCiv Structureel 3D.