Co to jest sztywność wiązki?

W inżynierii konstrukcyjnej sztywność wiązki to zdolność wiązki do oporu odchylenia lub zginania, gdy nakłada się moment zginający. Moment zginający powoduje, gdy siła jest nakładana gdzieś na środek wiązki ustalonej na jednym lub obu końcach. Wystąpi również, jeśli do wiązki zostanie zastosowany moment obrotowy, chociaż jest to mniej powszechne w zastosowaniach w świecie rzeczywistym. Na sztywność wiązki wpływa zarówno materiał wiązki, jak i kształt przekroju wiązki.

Motywacja do zaprojektowania wiązki, która opiera się na ugięciu, łatwo jest docenić w przypadku mostu. Na przykład beton jest świetny ze względu na siłę ściskającą, ale most wykonany wyłącznie z betonu byłby złym wyborem. Beton nie jest silny, gdy jest wygięty; Most wykonany z betonu zwisnie w środku z powodu grawitacji i prawdopodobnie rozpadnie się. Most mógłby być znacznie silniejszy, gdyby miał jakiś fundament lub szkielet, aby powstrzymać go przed zbytnim odchyleniem w środku.

Sztywność wiązki

​​można obliczyć przy użyciu dwóch czynników. Pierwszym czynnikiem jest moduł sprężysty . Jest to właściwość materialna, która odnosi się do tendencji materiału do odkształcenia lub rozciągania, po zastosowaniu stresu. Jeśli wiązka jest wykonana ze stali nierdzewnej, będzie miała wyższy moduł sprężysty niż, powiedzmy, aluminium. Wynika to z faktu, że jeśli te same siły zostaną przyłożone do tego samego kształtu zarówno stali, jak i aluminium, obiekt stalowy mniej się deformowałby. Mimo że metale niewiele się deformują w porównaniu do gumek, zachowują się w ten sam sposób; Rozciągają proporcjonalnie do tego, jak ciężko się na nich przyciąga. Tak więc wiązka wykonana z materiału o wysokim module sprężystym będzie miała sztywność wiązki drogowej, co czyni mniej prawdopodobne, że się zginał.

Innym czynnikiem sztywności wiązki jest moment powierzchni bezwładności przekroju wiązki. Ma to związek z pionowym rozkładem materiału w pobliżu lub z dala od CENte belki. Często używany projekt wiązki inżynierii lądowej z dużym momentem bezwładności jest I-BEAM. Nazywa się to i-Beam ze względu na swój przekrój, który ma kształt litery „ja”. Ten kształt koncentruje wiele materiału w kierunku dna i górnej części przekroju z wystarczającą ilością materiału w środkowych regionach, aby podłączyć zewnętrzne części. Powodem tego kształtu jest to, że maksymalizuje moment bezwładności dla danej ilości materiału. Najczęstszym materiałem stosowanym w i-belms jest stal, który zapewnia wysoki moduł sprężysty. Te dwie właściwości i-wiązka nadają mu sztywność bardzo wysokiej wiązki.