A tensão axial descreve a quantidade de força por unidade de área da seção transversal que atua na direção longitudinal de uma viga ou eixo. A tensão axial pode causar compressão, curvatura, alongamento ou falha de um membro. Algumas partes que podem sofrer força axial estão construindo vigas, pernos e vários tipos de eixos. A fórmula mais simples para a tensão axial é a força dividida pela área da seção transversal. A força que atua nessa seção transversal, no entanto, pode não ser imediatamente óbvia.
Determine a magnitude da força que age diretamente normal (perpendicular) à seção transversal. Por exemplo, se uma força linear encontra a seção transversal em um ângulo de 60 graus, apenas uma parte dessa força causa diretamente tensão axial. Use a função trigonométrica seno para medir a perpendicularidade da força à face; a força axial é igual à magnitude da força multiplicada pelo seno do ângulo de incidência. Se a força entrar a 90 graus da face, 100% da força é força axial.
Escolha um ponto específico no qual analisar a tensão axial. Calcule a área de seção transversal nesse ponto.
Calcule a tensão axial devido à força linear. É igual ao componente da força linear perpendicular à face dividido pela área da seção transversal.
Calcule o momento total atuando na seção de interesse. Para um feixe estático, esse momento será igual e oposto à soma dos momentos que atuam em ambos os lados da seção transversal. Existem dois tipos de momentos: momentos diretos, aplicados por um suporte cantilever, e momentos criados sobre a seção transversal por forças verticais. O momento devido a uma força vertical é igual a sua magnitude vezes a sua distância do ponto de interesse. Use a função cosseno para calcular o componente vertical de quaisquer forças lineares aplicadas às extremidades do eixo.
Calcule a tensão axial devido a momentos. Quando um momento atua em um eixo, ele cria tensão na metade superior ou inferior dele e compressão no outro. A tensão é zero ao longo da linha que percorre o centro do eixo (chamado eixo neutro) e aumenta linearmente em direção à borda superior e inferior. A fórmula para tensão devido à flexão é (M * y) / I, onde M = momento, y = altura acima ou abaixo do eixo neutro e I = momento de inércia no centróide dos eixos. Você pode pensar no momento de inércia como uma capacidade dos feixes de resistir à flexão. Esse número é mais fácil de obter de tabelas de cálculos anteriores para formas transversais comuns.
Adicione as tensões causadas por forças lineares e momentos para obter a tensão axial total para o ponto analisado.