Name: normal stress in axial loading
Uploaded: 2024-03-07T13:22:32.000Z
Duration: 1 min 19 s
Channel: JoVE

Considere uma haste submetida a uma força axial; como resultado, uma força resistiva é desenvolvida em toda a área da seção transversal, que é denominada tensão. A unidade de tensão do SI é Newton por metro quadrado.
Agora, considere um membro de treliça de ponte sujeito a uma força axial. Desenvolve forças internas e tensões normais ao plano da seção transversal, chamadas de tensões normais.
A tensão normal resultante representa uma tensão média sobre a secção, e não num ponto específico.
De acordo com as condições de equilíbrio, as forças internas são iguais à força aplicada, o que implica que a distribuição de tensões é uniforme, exceto perto do ponto de aplicação.
No entanto, essa distribuição uniforme só é possível se a linha de ação das cargas passar pelo centróide da seção, denominada carregamento cêntrico.
Quando o carregamento axial é aplicado de forma excêntrica, a distribuição de forças e tensões não pode ser uniforme ou simétrica devido ao momento adicional criado.
Portanto, a distribuição de tensão real em um membro carregado axialmente é estaticamente indeterminada e depende do modo específico de aplicação da carga.

tensão normal

A tensão normal é um tipo de tensão que ocorre quando as forças atuam perpendicularmente, ou normais, à área da seção transversal de um material. Essa tensão surge frequentemente em estruturas quando submetidas a carregamento axial, que é a aplicação de força ao longo do eixo de um objeto. Um exemplo prático disso pode ser encontrado nas treliças de pontes.


 Quando uma haste está sob carga axial, as forças internas e a tensão correspondente são normais ao plano da seção, por isso é chamada de tensão normal. É importante notar que a tensão representa o valor médio da tensão ao longo da secção transversal, e não num ponto específico. A tensão média é calculada dividindo a magnitude das forças internas resultantes distribuídas ao longo da secção transversal pela área da secção transversal.


 <img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/15579/15579_Equation_1.svg" style="height: 42px;">


 No entanto, a tensão num determinado ponto pode diferir da tensão média, uma vez que varia ao longo da secção. Especialmente em hastes delgadas sob cargas axiais, a variação pode ser significativa próximo aos pontos de aplicação da carga.


 As condições de equilíbrio sugerem distribuição uniforme de tensões em membros carregados axialmente, exceto perto dos pontos de aplicação de carga, assumindo carregamento centralizado. No entanto, o carregamento excêntrico cria tensões não uniformes devido a momentos adicionais, indicando uma distribuição de tensões estaticamente indeterminada.

Tensão normal

Considere uma haste submetida a uma força axial; Como resultado, uma força resistiva é desenvolvida em toda a área da seção transversal, que é denominada tensão. O SI ...

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Engenharia Mecânica

Unit 1

Unidade 1

Concept of Stress

Conceito de Estresse

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMOS-CHAVE E CONCEITOS

Normal Stress

normal stress in axial loading

Normal stress acts perpendicular to a material’s cross-sectional area. It appears when a force is applied along the axis of an object, which is called axial loading. Bridge truss members are a practical example of this kind of loading.

When a rod carries axial load, internal forces develop across the section. Because these forces act normal to the plane of the section, the stress is called normal stress. Stress here means the average stress over the whole cross-section, not the value at one exact point.

The average stress is found by dividing the resultant internal force by the cross-sectional area. The stress at a specific point can be different from that average, since it may vary across the section. In slender rods under axial load, that variation can be large near the points where the load is applied.

For a centric load, equilibrium suggests a uniform stress distribution in an axially loaded member, except near the load application points. Eccentric loading changes that pattern. It creates non-uniform stress because extra moments act on the member, so the stress distribution becomes statically indeterminate.

Normal Stress in Axial Loading

normal stress

Normal stress acts perpendicular to a material’s cross-sectional area. It appears when a force is applied along the axis of an object, which is called axial loading. Bridge truss members are a practical example of this kind of loading. When a rod carries axial load, internal forces develop across the section. Because these forces act normal to the plane of the section, the stress is called normal stress. Stress here means the average stress over the whole cross-section, not the value at one...

shearing stress

Shear Forces in Bolts and Rivets

Shearing stress is caused by transverse forces acting on an object. These forces create internal forces in the plane where the external forces are applied. The total internal force in that section is called the shear. Average shearing stress is found by dividing the shear by the cross-sectional area. This value is only an average, because shear stress is not spread evenly across the section. It can be zero at the surface and much higher than the average in other areas. Bolts, pins, and rivets...

bearing stress

Bolt-to-Plate Contact Pressure

Bearing stress is the contact pressure between two separate bodies. A common example is a bolt pushed through a plate. The bolt applies a force to the plate, and the plate pushes back with an equal and opposite force. That force is not a single point load. It is made up of many smaller forces spread across the contact surface between the bolt and the plate. Because these microforces are complex, engineers use an average value called bearing stress. Bearing stress is found by dividing the...

applications of stress

Boom and Rod Stress Analysis

Boom and rod stress analysis shows how a pinned support structure carries a load. The boom and the rod are connected by a pin and held in place by brackets and pins. The structure is then separated from its supports so the forces can be studied clearly. A free-body diagram is drawn to identify every force on the boom, the rod, and the load. The reaction forces on both members are found using equilibrium equations. At point P, the reaction causes compression in the boom. At point R, the...

stress on an oblique plane

Axial Load Stress on Inclined Sections

Axial loading creates stress in a material along its central axis. This kind of load can cause compression or elongation, and it produces normal stress. Normal stress acts perpendicular to the material area and can be either tensile or compressive. When the section is not perpendicular to the load, it becomes an oblique plane. On this inclined plane, the stress state includes both normal stress and shearing stress. Shearing stress acts parallel to the area and changes shape without changing...

stress: general loading conditions

Stress Components on a Loaded Body

Stress components on a loaded body can be found by cutting the body through a point with a plane parallel to the xy plane. That section carries the original loads, along with normal forces and shearing forces. The result is a simple way to describe how a structure responds under combined loading. The shearing force in the section can point in different directions within the plane. It is split into two parts that run parallel to the x and y axes. Each part is divided by the area, and as that...

components of stress

Stress Components on a Cube at a Point

Stress components on a small cube help describe how a body behaves under multiple loading. The cube is centered at point O and has stress acting on all six faces, whether the faces are visible or hidden. Normal stress components σx, σy, and σz act perpendicular to the x, y, and z axes. Shearing stress components also act on the cube faces. The visible faces carry shear stresses such as τxy and τxz. The hidden faces carry equal and opposite stresses. This balance keeps the cube in equilibrium.

design consideration

Safety Factors in Structural Design

Safety factors in structural design help engineers choose a material and loading limit that can be used safely. The process begins with a material’s ultimate strength. This value comes from tests that increase force until the material reaches its breaking point or limit. The ultimate load is then divided by the original cross-sectional area to find the ultimate normal stress, or strength. Ultimate shearing stress is another key value used in design. These limits show how much stress a material...

key terms and concepts

Learn how normal stress forms in axially loaded members, how to calculate average stress, and why stress can vary across a cross-section.

Normal Stress in Axial Loading | JoVE K12

O JoVE Core Mechanical Engineering oferece vídeos animados concisos e de fácil compreensão que abrangem tópicos-chave como equilíbrio, forças, análise de treliças e mecânica estrutural. Explore suas aplicações no mundo real e observe esses conceitos em ação por meio de experimentos conduzidos por cientistas.

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Normal Stress in Axial Loading

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