應力計算器
依作用力與橫斷面積計算機械應力。
機械應力計算
請輸入以牛頓表示的力,以及以平方公尺表示的受力面積。
關於機械應力
機械應力描述材料內部作用力分布的強度。工程上將正向應力定義為力除以承受該力的橫斷面積:σ = F / A。力以牛頓表示,面積以平方公尺表示,所得國際單位制單位為帕斯卡,一帕斯卡等於一牛頓每平方公尺。由於實際工程應力通常很大,結果也常以百萬帕表示。一百萬帕等於一百萬帕斯卡。
面積必須代表實際抵抗載重的斷面。對於承受軸向拉伸或壓縮的直桿,應使用垂直於載重方向的斷面積。同樣的力作用在較小面積上,會產生較大的應力,因此狹窄斷面與孔洞附近可能成為關鍵位置。本計算器提供名目平均應力,不會自動納入局部應力集中、彎曲、殘留應力、疲勞、溫度效應或不均勻載重分布。
載重將構件拉開時產生拉應力,將構件壓合時產生壓應力,力平行於斷面作用時則產生剪應力。簡單的力除以面積關係可直接用於平均正向應力;若採用適當剪力與受剪面積,也可用於平均剪應力。不同領域的正負號慣例有所差異,因此本工具採用力的大小,回傳非負的應力大小。
請將結果視為初步工程檢核,而非完整安全評估。應套用工程所需的安全係數、載重組合、規範與環境修正,再將計算應力與合適的容許應力或材料強度比較。輸入前請確認力與面積使用相容單位。若面積以平方毫米表示,請乘以 0.000001 換算成平方公尺。謹慎換算單位並正確判斷傳力路徑,才能得到有意義的結果。
應力計算範例
以下範例使用國際單位制,套用 σ = F / A。
| 力與面積 | 應力 | 應用情境 |
|---|---|---|
| 1,000 N; 0.01 m² | 100,000 Pa (0.1 MPa) | 較輕的軸向載重 |
| 50,000 N; 0.002 m² | 25,000,000 Pa (25 MPa) | 承載的金屬斷面 |
| 12,000 N; 0.0004 m² | 30,000,000 Pa (30 MPa) | 較小橫斷面 |
如何計算應力
- 輸入以牛頓表示的作用力。
- 輸入以平方公尺表示的承載橫斷面積。
- 選擇「計算應力」,將力除以面積。
- 查看以帕斯卡與百萬帕表示的結果。
應力計算常見問題
應力計算器使用哪個公式?
使用 σ = F / A,其中 F 為力,A 為承載橫斷面積。結果是以帕斯卡表示的平均正向應力。
為什麼也顯示 MPa?
工程應力以帕斯卡表示時,數值通常太大而不易閱讀。一 MPa 等於 1,000,000 Pa,換算後較容易與材料資料比較。
可以輸入平方毫米的面積嗎?
輸入欄使用平方公尺,因此計算前請先換算。將 mm² 數值乘以 0.000001,即可得到 m²。
可以計算拉應力與壓應力嗎?
可以。軸向拉伸與壓縮適用相同的平均正向應力大小公式。本計算器僅顯示大小,不附加拉伸或壓縮的正負號。
名目應力就是最大應力嗎?
不一定,因為孔洞、缺口、載重偏心等細節可能提高局部應力。若峰值應力很重要,請使用應力集中分析或更精細的模型。