aksiaalikuormille

Aksiaalikuormille tarkoitetaan voimia, jotka vaikuttavat kappaleen pituussuuntaan eli akseliin. Tällaiset kuormat voivat olla vetäviä tai puristuksia, ja ne aiheuttavat normaalijännitystä kappaleen poikkileikkauksessa. Aksiaalinen kuorma eroaa yhdistetyistä kuormituksista, joissa vaikuttavat myös taivutus-, leikkaus- tai kiertymisvoimat.

Normaalijännitys ja pituusmuutos ovat keskeisiä ilmiöitä aksiaalikäytössä. Normalijännitys on sigma = F / A, missä F on kuorma ja A poikkileikkausala. Pituusmuutos on ΔL = F L / (A E), missä L on pituus ja E on Youngin kimmomoduuli. Aksiaalinen jäykkyys on EA/L, ja kappaleen pituuden muutos riippuu sekä materiaali- että geometriaominaisuuksista.

Kustannuksista erityisen tärkeä ilmiö on kuorma puristuksessa, joka voi johtaa kooltaan pienemmän rakenteen oksa- tai kaatua. Pääasiallinen ratkaisu on Eulerin buckling -ilmiö: kokonaissuppilonhetkellinen kuorma Pcr = π^2 E I / (K L)^2, jossa I on toisennokkogeneraattorin momentti, K end conditions -faktori ja L pituus. Käytännössä suoruuden säilyttäminen ja paksuuden sekä materiaalin valinta vaikuttavat kriittiseen kuormitukseen.

Eccentriciteetti eli kuorman epäkeskeinen vaikutus aiheuttaa lisätaipumaa ja yhdistettyä jännitystä. Siksi axiaalikuormat suunniteltaessa huomioidaan sekä suora että epäjatkeinen kuorma, sekä mahdolliset epäjatkeisuudet liitoksissa.

Sovelluksissa aksiaalikuormat esiintyvät pylväissä, palkeissa, kiristeissä ja sangoissa sekä telojen ja akselien kuormien kantajina. Ne ovat keskeisiä rakennusten, koneiden ja infrastruktuurin lujuuden ja stabiliteetin kannalta.