Che cos'è l'analisi del raggio?
Le travi sono utilizzate intorno a noi in molte applicazioni di ingegneria meccanica e strutturale. Sono comunemente usati per creare una fondazione o un supporto interno per una struttura più grande, come un edificio o un ponte. L'analisi del raggio è una tecnica utilizzata per progettare adeguatamente le travi per resistere a forze e sollecitazioni, riducendo al contempo il peso delle travi, i requisiti di spazio e il costo del materiale. Le travi progettate in modo errato possono fallire prematuramente e avere effetti catastrofici.
L'analisi del raggio richiede una combinazione di ingegneria meccanica, principi di progettazione e proprietà dei materiali. Il processo in genere comprende fattori tra cui i tipi di forze che verranno applicate, l'intervallo tra i supporti, la forma del fascio, il materiale e il design dei giunti per consentire a un raggio di essere collegato meccanicamente ad altri elementi strutturali. Diversi tipi di design delle travi si basano sulle configurazioni di caricamento e montaggio. Ad esempio, le travi a sbalzo sono supportate su una sola estremità e richiedono un design diverso rispetto alle travi semplici, che sono supportate su entrambe le estremità.
Le travi possono essere costruite utilizzando un singolo materiale, come l'acciaio al carbonio. Possono anche essere costruiti come una struttura composita o laminata costituita da un numero variabile di diversi strati di materiali. La costruzione di una trave influenzerà la sua flessione e deflessione sotto carico. La deflessione di una trave dipende dalla sua lunghezza, da come è supportata, dalla sua forma in sezione trasversale, dal materiale e da dove viene applicata la forza di deflessione. L'analisi del raggio determinerà la quantità di flessione e flessione.
Fino a poco tempo fa erano necessari metodi manuali che utilizzavano diagrammi di forza e una serie di complesse equazioni matematiche per l'analisi del fascio. Oggi, questa procedura viene generalmente completata utilizzando un software di ingegneria progettato per accettare i dati di input e determinare un progetto del raggio per soddisfare i criteri di prestazione. Questi programmi completano un'analisi matematica delle sollecitazioni e della deflessione del raggio e creano anche diagrammi che mostrano le distribuzioni delle sollecitazioni all'interno del raggio in varie condizioni di carico. Il software di analisi del raggio utilizza un metodo computazionale noto come Finite Element Analysis (FEA).
Una considerazione importante nell'analisi del raggio è il margine di sicurezza o fattore di sicurezza . La maggior parte delle travi ha un fattore di sicurezza che serve a sovradimensionare la trave in caso di carico o altri fattori che non possono essere previsti nella progettazione della trave. Un fattore di sicurezza eccessivo determinerà un design del fascio più grande del necessario, causando possibili problemi di peso e costi di fabbricazione più elevati. Il software di analisi del raggio può analizzare diverse forme e materiali del fascio, per consentire all'utente di valutare le opzioni e selezionare un progetto finale del raggio che ottimizzi il rapporto tra costo e funzionalità.