Hva er bjelkebøyning?

I sivilingeniør refererer bjelkebøyning til atferden til visse strukturelle elementer i en fysisk design.Et element kan betraktes som en bjelke hvis det er solid og homogent og lengden er mange ganger høyden eller bredden.Primært funksjonen til bjelken er å motstå bøyning;Dette står i motsetning til strukturelle elementer som først og fremst motstår spenning, komprimering eller skjærspenninger.De strukturelle egenskapene til en bjelke i bøyning bestemmes av dens dimensjoner, materialer og tverrsnittsform.

Et enkelt eksempel på bjelkebøyning er en bro med en bil på.Bridges har ofte betongveier på toppen av dem, men betong er generelt bare sterk i komprimering.En lang bro vil imidlertid ha en tendens til å synke i midten der det ikke er grunn til å støtte den.Denne slappingen vil være i form av en sirkulær bue og oppstår på grunn av måten indre påkjenninger er fordelt på bjelkebøyning.For å motstå denne bøyningen, plasseres en sterkere metallstråle vanligvis under en veiflate.

Den viktigste ligningen i bjelkebøyning er Euler-Bernoulli Beam-ligningen.Denne ligningen relaterer avbøyningen av bjelken til påførte krefter, tverrsnittsegenskaper og materialegenskaper til bjelken.Mengden avbøyning i bjelkebøyning kan reduseres ved å redusere netto påførte krefter, omformere bjelkenes tverrsnitt og bruke et sterkere materiale.

I en horisontal bjelke med nedadgående krefter påført den, vil den øvre delen av bjelken faktisk gå i komprimering mens den nedre delen vil gå i spenning.Jo lenger nede materiale er, jo mer spenning vil det oppleve.Det viser seg at for en gitt mengde totalt materiale er det å forsterke bunn- og toppregionene i tverrsnittet den beste måten å gjøre bjelken sterkere.Derfor designer ingeniører bjelker med materiale konsentrert mot bunn- og toppregionene i tverrsnittet.

Dette er prinsippet bak utformingen av I-bjelker, eller bjelker med tverrsnitt som ligner bokstaven I. Det er dyrt å produsere ogTransportstråler med mye masse, så det er viktig å minimere mengden materiale som brukes.I tverrsnittet av en i-bjelke er det bare nok materiale i mellomhøyder til å holde bjelken sammen som et solid stykke.Resten av materialet er konsentrert i bunnen og toppen av tverrsnittet, noe som gir strålen en høy motstand mot bøyning.En bjelkes motstand mot bøyning kalles dens stivhet.