Aksial spænding beskriver mængden af kraft pr. Enhed tværsnitsareal, der virker i længderetningen af en bjælke eller aksel. Aksial spænding kan forårsage, at et element komprimerer, spænder, forlænger eller svigter. Nogle dele, der muligvis oplever aksial kraft, er bygningsbjælker, stendere og forskellige typer skaft. Den enkleste formel for aksial spænding er kraft divideret med tværsnitsareal. Kraften, der virker på dette tværsnit, er dog muligvis ikke umiddelbart indlysende.
Bestem størrelsen af den kraft, der virker direkte normal (vinkelret) på tværsnittet. For eksempel, hvis en lineær kraft møder tværsnittet i en vinkel på 60 grader, forårsager kun en del af denne kraft direkte aksial spænding. Brug den trigonometriske funktion sinus til at måle, hvor vinkelret kraften er i ansigtet; den aksiale kraft er lig med størrelsen af kraften gange sinus for den indfaldende vinkel. Hvis kraften kommer 90 grader mod ansigtet, er 100 procent af kraften aksial kraft.
Vælg et specifikt punkt, hvor du vil analysere den aksiale spænding. Beregn tværsnitsområdet på det tidspunkt.
Beregn den aksiale spænding på grund af lineær kraft. Dette er lig med komponenten af den lineære kraft vinkelret på ansigtet divideret med tværsnitsarealet.
Beregn det samlede øjeblik, der handler på tværsnittet af interesse. For en statisk stråle vil dette øjeblik være lig og modsat summen af øjeblikke, der virker på hver side af tværsnittet. Der er to typer øjeblikke: direkte øjeblikke, som anvendt af en udkragningsstøtte, og øjeblikke oprettet omkring tværsnittet af lodrette kræfter. Øjeblikket på grund af en lodret kraft er lig med dens styrke gange dens afstand fra interessepunktet. Brug cosinus-funktionen til at beregne den lodrette komponent af alle lineære kræfter, der påføres på enderne af akslen.
Beregn den aksiale spænding på grund af øjeblikke. Når et øjeblik virker på en aksel, skaber det spænding i enten den øverste eller nederste halvdel af den og kompression i den anden. Spændingen er nul langs den linje, der løber gennem midten af akslen (kaldet den neutrale akse), og stiger lineært mod både dens øverste og nederste kant. Formlen for spænding på grund af bøjning er (M * y) / I, hvor M = øjeblik, y = højden over eller under den neutrale akse, og I = træghetsmomentet ved akslernes centroid. Du kan tænke på træghetsmoment som en bjælkeevne til at modstå bøjning. Dette antal er nemmest at få fra tabeller med tidligere beregninger for almindelige tværsnitsformer.
Tilføj spændingerne forårsaget af lineære kræfter og øjeblikke for at opnå den totale aksiale spænding for det analyserede punkt.