Hvad er strålebøjning?

I anlægsarbejder henviser bjælkelukning til opførelsen af ​​visse strukturelle elementer i et fysisk design. Et element kan betragtes som en bjælke, hvis det er solidt og homogent, og dets længde er mange gange sin højde eller bredde. Strålens primære funktion er at modstå bøjning; dette står i modsætning til strukturelle elementer, der primært modstår spænding, kompression eller forskydningsspændinger. De strukturelle egenskaber for en bjælke i bøjning bestemmes af dens dimensioner, materialer og tværsnitsform.

Et simpelt eksempel på bjælkelukning er en bro med en bil på. Broer har ofte betonveje ovenpå, men beton er generelt kun stærk i kompression. En lang bro vil dog have tendens til at falde ned i midten, hvor der ikke er nogen grund til at støtte den. Denne sagging vil være i form af en cirkulær bue og forekommer på grund af den måde, hvor indre spændinger fordeles i bjælkeledning. For at modstå denne bøjning placeres en stærkere metalbjælke normalt under en vejoverflade.

Den vigtigste ligning i bjælkebøjning er Euler-Bernoulli-bjælkeligningen. Denne ligning relaterer bjælkens afbøjning til påførte kræfter, tværsnitskarakteristika og strålens materialegenskaber. Mængden af ​​afbøjning i bjælkebøjning kan reduceres ved at reducere netto påførte kræfter, omforme bjælkens tværsnit og bruge et stærkere materiale.

I en vandret bjælke med nedadgående kræfter påført den, vil den øverste del af bjælken faktisk gå i komprimering, mens den nedre del vil gå i spænding. Faktisk, jo længere nede materiale er, jo mere spænding vil det opleve. Det viser sig, at forstærkning af bund- og topregionerne i tværsnittet for en given mængde af totalt materiale er den bedste måde at gøre bjælken stærkere. Derfor designer ingeniører bjælker med materiale koncentreret mod bund- og øverste områder af tværsnittet.

Dette er princippet bag designet til I-bjælker eller bjælker med tværsnit, der ligner bogstavet "I." Det er dyrt at fremstille og transportere bjælker med masser af masse, så det er vigtigt at minimere mængden af ​​anvendt materiale. I tværsnittet af en I-bjælke er der kun nok materiale i mellemhøjder til at holde bjælken sammen som et solidt stykke. Resten af ​​materialet koncentreres i bunden og toppen af ​​tværsnittet, hvilket giver strålen en høj modstand mod bøjning. En bjælkes modstand mod bøjning kaldes dens stivhed.