Что такое нейтральная ось?

Нейтральная ось - это линия, проходящая через объект, которая показывает центр сил, действующих на указанный объект. В любой точке пересечения через ось контактное и расширяющее давление, действующее на объект, равно. В симметричном объекте, таком как структурная балка, нейтральная ось проходит через точный центр объекта. В асимметричном объекте или объекте, который имеет непропорциональную поддержку, обнаружение нейтральной оси является очень сложным математическим процессом. Наиболее распространенным практическим использованием этой функции является создание арок внутри стен и зданий.

Ось - это линия, проходящая через объект. Эти линии описывают местоположение, важное для объекта, часто связанное с вращением, напряжением или внешним видом. Например, ось планеты Земля описывает линию, вокруг которой вращается планета. Объект, такой как подсвечник, часто будет иметь ось симметрии; объект одинаков с обеих сторон линии оси, если смотреть под любым углом.

Каждый объект также имеет нейтральную ось, но это более сложный тип линии. Ряд сил воздействует на объект в любой конкретной ситуации. Некоторые из этих сил вызывают растяжение объекта, а некоторые заставляют его сжиматься. Где-то в пределах области объекта находится линия, которая показывает точный центр сил, в основном границу между двумя аффектами.

В прямоугольной балке, поддерживаемой на обоих концах, сила тяжести падает на объект. Гравитация придаст лучу U-образную форму, в результате чего его середина будет провисать. В этом случае нижняя сторона балки растягивается, а верхняя часть балки сжимается. Нейтральная ось проходит непосредственно через центр объекта, показывая линию, где силы встречаются и взаимно подавляются.

В простых объектах нейтральную ось обычно легко найти. В сложных объектах это намного сложнее. В отличие от большинства других типов осей, эта может фактически существовать вне объекта. В объекте, который имеет несимметричную форму или имеет неравные точки опоры, ось, где силы равны, может находиться в области между двумя точками, которая находится вне структуры объекта. Это означает, что силы, действующие на объект, являются неравномерными и не могут быть полностью сбалансированы.

Одно из самых ранних применений нейтральной оси было в архитектурной арке. Поскольку ось проходит через арку, можно найти точку, в которой конструкция может выдержать вес над ней. Пока ось остается в пределах большей структуры арки, она может удерживать дверной проем без разрушения. Кривая арки дает структуре намного большую площадь для оси, чтобы оставаться внутри по сравнению с дверным проемом с прямым верхом.