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Le calculateur de force de cisaillement SHENCHONG permet de déterminer la force requise pour couper ou cisailler un matériau, généralement utilisé dans des processus tels que la découpe de tôle, le poinçonnage ou d'autres opérations de cisaillement. La force de cisaillement d'une plaque métallique est la force appliquée à la plaque métallique par la lame de la cisaille, ce qui provoque la déformation de la plaque dans le sens du cisaillement et finit par la casser.
La formule de calcul de la force de cisaillement d'une plaque métallique est principalement basée sur la résistance au cisaillement du matériau, l'épaisseur de la plaque et la longueur de coupe. La compréhension de ces principes est essentielle pour concevoir efficacement le processus de cisaillement, améliorer l'efficacité de la production et garantir la qualité du traitement.
1. Qu'est-ce que la force de cisaillement de la tôle ?
La force de cisaillement est une force agissant sur la surface d'un objet et parallèlement à la surface, qui tente de provoquer un glissement relatif ou une déformation de la structure interne de l'objet. En bref, la force de cisaillement est une force qui provoque une déformation par cisaillement d'un objet.
Lorsqu'une force de cisaillement agit sur un objet, une contrainte qui résiste à la déformation de cisaillement est générée à l'intérieur de l'objet, appelée contrainte de cisaillement. Si la force de cisaillement dépasse la résistance au cisaillement du matériau, l'objet sera cisaillé ou brisé.
La force de cisaillement d'une plaque métallique désigne la force appliquée à la plaque métallique par la lame de la cisaille ou d'autres outils lors de la découpe de plaques métalliques. Cette force agit sur la surface de la plaque métallique et dans le sens de la coupe, provoquant une déformation plastique et une fracture du matériau métallique sous l'action de la lame, ce qui permet d'obtenir la coupe.
2. Principe de fonctionnement de la force de cisaillement
Le principe de la force de cisaillement sur les plaques métalliques implique la force appliquée par l'outil de cisaillement (comme la lame d'une cisaille) sur la plaque métallique pendant le processus de cisaillement, ce qui provoque une déformation plastique de la plaque et éventuellement sa rupture et sa séparation.
Ce processus provoque la rupture de la plaque métallique le long de la ligne de cisaillement à cause de la contrainte de cisaillement du matériau. Voici une introduction détaillée au principe de la force de cisaillement sur les plaques métalliques.
1) Principes de base de la force de cisaillement
Lorsque la force de cisaillement agit sur une plaque métallique, elle provoque une déformation par cisaillement du matériau. La déformation par cisaillement fait référence au glissement relatif des couches d'un objet, et non à l'étirement ou à la compression. Lorsque la force de cisaillement dépasse la résistance au cisaillement du matériau métallique, le matériau se brisera dans la direction du cisaillement.
2) Le processus de force de cisaillement
Le processus de cisaillement des tôles peut être divisé en plusieurs étapes :
- Application d'une force de cisaillement
Le cisaille à plaques La lame de coupe (comme la lame d'alimentation, la matrice, etc.) applique une force parallèle à la surface de la plaque sur la plaque métallique. La force de cisaillement agit sur la surface de la plaque et est répartie uniformément dans une certaine zone de cisaillement.
- Génération de contraintes de cisaillement
Lorsque la lame entre en contact avec la plaque métallique, la force de cisaillement agit sur la surface métallique à travers la surface de contact, générant une contrainte de cisaillement.
Formule de calcul de la contrainte de cisaillement
La contrainte de cisaillement fait référence à la force de cisaillement par unité de surface et la formule est :
τ= A/F
Où:
τ : contrainte de cisaillement (unité : Pa)
F : force de cisaillement (unité : N)
A : aire de cisaillement (unité : m²)
- Déformation plastique des matériaux
Les métaux subissent une déformation élastique initiale (petite déformation) sous l'effet de la force de cisaillement, et si la force continue d'augmenter, le matériau entrera dans la phase de déformation plastique.
Au cours de l'étape de déformation plastique, les chaînes moléculaires du matériau commencent à glisser, ce qui entraîne une déformation permanente, et un écoulement plastique se produit dans des zones locales du métal.
- Fracture des matériaux
Lorsque la force de cisaillement appliquée dépasse la résistance au cisaillement du matériau, le métal se fracture. Cette fracture se produit dans la direction du cisaillement (c'est-à-dire la ligne de coupe de la lame) et la tôle est coupée en deux parties.
- Traitement post-découpe
Une fois le cisaillement terminé, le bord de la tôle peut présenter des bavures ou des déformations irrégulières, qui nécessitent généralement un traitement secondaire.
3) Mécanismes physiques dans le processus de cisaillement
Le processus de cisaillement des plaques métalliques peut être divisé en trois mécanismes physiques :
- Stade élastique
Lorsque la force de cisaillement est très faible, la plaque métallique ne subit qu'une petite déformation élastique, la force est proportionnelle à la déformation et le matériau ne subit pas de déformation permanente.
- Scène en plastique
À mesure que la force de cisaillement augmente, la plaque métallique entre dans la phase plastique et la structure interne du matériau commence à glisser. À ce moment, la structure en treillis du métal se déforme et le matériau présente des caractéristiques d'écoulement plastique importantes.
- Stade de fracture
Lorsque la force de cisaillement atteint ou dépasse la résistance au cisaillement du matériau, celui-ci commence à se fracturer. La fracture se produit généralement le long de la surface de cisaillement (c'est-à-dire la zone de contact de la lame) et peut être accompagnée de bavures ou de bords irréguliers.
Le principe de la force de cisaillement sur les plaques métalliques est que la lame de cisaillement applique une force sur la plaque métallique, provoquant la déformation de la plaque dans le sens du cisaillement et sa rupture éventuelle. L'ampleur de la force de cisaillement dépend de la résistance au cisaillement du matériau, de l'épaisseur de la plaque, de la longueur de cisaillement et d'autres conditions de traitement. La compréhension de ces principes est essentielle pour concevoir efficacement des processus de cisaillement, améliorer l'efficacité de la production et garantir la qualité du traitement.
2. Comment calculer la force de cisaillement ?
Considérations avancées :
Dans certains cas, la force de cisaillement peut être influencée par des facteurs supplémentaires tels que :
– Préparation des bords : un bord correctement préparé peut réduire la force de coupe.
– Écrouissage : Dans certains métaux, le matériau proche du tranchant peut subir un écrouissage, ce qui peut augmenter la force de cisaillement.
– Ductilité : Les matériaux plus ductiles (comme l’aluminium) peuvent nécessiter moins de force par rapport aux matériaux cassants (comme la fonte), car ils se déforment plus facilement sous cisaillement.
Étape 1 : Identifier la résistance au cisaillement (τs)
La résistance au cisaillement du matériau doit être connue ou recherchée. Les valeurs typiques pour les matériaux sont :
– Acier doux : τs=250 MPa=(250 × 106Pennsylvanie)
– Aluminium : τs=140 MPa
– Acier inoxydable : τs=350 MPa
Étape 2 : Mesurer l'épaisseur (t) du matériau
Mesurer l’épaisseur de la feuille ou de la pièce qui sera coupée.
Étape 3 : Mesurer ou définir la longueur de coupe (L)
Il s'agit de la longueur totale du matériau qui sera coupé pendant l'opération de cisaillement. Si vous coupez une ligne droite sur la tôle, la longueur de coupe correspond à la longueur totale de la coupe.
Étape 4 : Calculer la force de cisaillement
Maintenant, remplacez les valeurs dans la formule.
3. Calculateur et formule de force de cisaillement de la tôle
Le calculateur de force de cisaillement de la tôle est principalement basé sur la résistance au cisaillement du matériau, l'épaisseur de la plaque et la longueur de coupe. Voici une formule de calcul couramment utilisée pour la force de cisaillement des plaques métalliques :
1) Calculateur de force de cisaillement
La force de cisaillement F de la plaque métallique peut être calculée par la formule suivante :
F=τs⋅t⋅L
Où:
F : force de cisaillement (unité : Newton, N)
τs: résistance au cisaillement du matériau (unité : Pascal, Pa ou N/m²). Il s'agit de la limite d'élasticité ou de résistance ultime du matériau métallique dans l'état de cisaillement, généralement donnée par le manuel des matériaux ou par des données expérimentales.
t : épaisseur de la plaque métallique (unité : mètre, m)
L : longueur de cisaillement (unité : mètre, m), c'est-à-dire la longueur de la ligne de coupe où la lame entre en contact avec la plaque métallique.
2) Exemple de calcul de la force de cisaillement
Supposons que nous ayons besoin de cisailler une plaque d’acier :
– Résistance au cisaillement : τs=250MPa (soit 250×106Pennsylvanie)
– Épaisseur de la plaque : t=10mm=0.01m
– Longueur de cisaillement : L=1 m
La force de cisaillement est calculée comme suit :
F=250×106⋅0,01⋅1=2,5×106N=2500kN
La force de cisaillement requise est donc de 2 500 kN.
3) Scénarios applicables
Cette formule de calcul s'applique au cisaillement à lame unique, c'est-à-dire que la lame coupe dans une direction de la plaque et que la zone de cisaillement est généralement linéaire.
4. Application pratique du calcul de la force de cisaillement des métaux
Dans la production réelle, en plus de la formule de base ci-dessus, les facteurs suivants doivent être pris en compte :
Qualité et conception de la lame :
Une lame tranchante nécessite moins de force de cisaillement, et l’angle, le tranchant et les caractéristiques de friction de la lame affecteront l’ampleur de la force de cisaillement.
Prétraitement des matériaux en feuille :
Le traitement thermique et le recuit du matériau peuvent modifier sa résistance au cisaillement.
Cisaillement multicouche :
S'il s'agit du cisaillement de plusieurs couches de plaques métalliques, la force de cisaillement de chaque couche doit être calculée séparément et additionnée.
Vitesse et température de cisaillement :
La résistance au cisaillement du métal diminue à haute température et une force de cisaillement généralement moindre est requise.
5. Conclusion
Le calculateur de force de cisaillement est un outil utilisé pour calculer la force nécessaire pour cisailler ou couper un matériau. Il est couramment utilisé dans les applications d'ingénierie telles que l'usinage, la découpe de métaux ou l'analyse structurelle. Le calcul dépend généralement des propriétés du matériau, de l'épaisseur et de la géométrie de l'outil de coupe.
La compréhension de ces principes est essentielle pour concevoir efficacement les processus de cisaillement, améliorer l'efficacité de la production et garantir la qualité du traitement. Si vous avez d'autres questions spécifiques ou des scénarios d'application, n'hésitez pas à continuer à poser des questions !
Cliquez ici pour en savoir plus sur le cisaillage des métaux :
Comment calculer la force de cisaillement d'une tôle
Les facteurs influencent la précision de la cisaille à plaques
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