Co to jest analiza kratownicy?
Często stosowane w mostach, wieżach elektrycznych i niektórych rodzajach dachów, kratownice zwykle składają się z prętów połączonych ze sobą w ramach. Elementy składowe pręta są zwykle połączone pinami. Analiza kratownicy może być wykorzystana do określenia sił ściskających i rozciągających działających w całej konstrukcji. Integralność strukturalną kratownicy można obliczyć za pomocą wzorów matematycznych i oceny naukowej. W inżynierii kratownicowej główne metody analizy często koncentrują się na połączeniach, przekrojach lub poprzez graficzne przedstawienie konstrukcji.
W przypadku analizy kratownic reguły zwykle nakazują, że pręty są połączone szpilkami i że nie ma tarcia w stawach. Zazwyczaj zakłada się, że każdy element poddawany jest takiej samej wielkości naprężeniom na całej długości, podczas gdy obciążenia konstrukcyjne wpływają tylko na połączenia kratownicy. Analitycy zwykle patrzą na reakcje różnych sił na różne części. Analiza kratownicy jest zazwyczaj przeprowadzana przez zastosowanie równań równowagi.
Metoda połączeń jest jednym ze sposobów analizy struktury kratownicy. Ogólnie biorąc, zakładając, że każdy element jest naprężony, co oznacza, że oba końce pręta poddawane są siłom ciągnącym, analiza jest przeprowadzana na części kratownicy przedstawionej na schemacie swobodnego ciała. Dla każdego połączenia często stosuje się dwa równania; liczba obliczeń jest dwukrotnie większa niż liczba połączeń w strukturze. Różne etapy prowadzą do ustalenia, czy każdy element jest naprężony czy ściskany. Takie podejście do analizy kratownic często wiąże się również z zastosowaniem funkcji trygonometrycznych do pomiarów kątów.
Przy zastosowaniu metody przekrojów zwykle potrzebna jest część konstrukcji kratownicy o największej sile działającej na nią. Obliczenia wykonuje się po obu stronach linii podziału przez kratownicę, opierając się na równowadze w celu prowadzenia obliczeń. Ta linia może przechodzić do trzech krat na kratownicy. Napięcie i ściskanie każdego połączenia jest również obliczane za pomocą tej metody analizy kratownicy. Komponenty, takie jak pręty, które nie przenoszą obciążenia, te, które przenoszą siły na przeciwną stronę, oraz części zakrzywione, czasami muszą być rozpatrywane inaczej, aby uzyskać najbardziej dokładną analizę.
Graficzna analiza kratownicy często wykorzystuje minimalną liczbę linii za pomocą wielokątów siły. Rezultatem może być uproszczony rysunek o nazwie Diagram Maxwella, który wygląda jak trójkąt, na którym można zmierzyć siły i kąty. Obliczenia są zwykle wykonywane w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara wokół rysunku. Analiza kratownic jest często stosowana do pomiaru mechaniki takich systemów przed ich zbudowaniem. Złożoność struktury jest czasem ograniczeniem, w którym to przypadku uwzględnienie połączeń w obliczeniach jest zazwyczaj bardziej skuteczne.