Vad är strålberäkning?
balkberäkning är mätningen av stress och avböjning av en strukturell stråle när en given belastning appliceras på den. Många faktorer bidrar till en strålens förmåga att motstå böjning, såsom strålarnas egenskaper, belastningen och stöden. Att beräkna belastningsförskjutningen av en enda stråle med användning av Euler-Bernoulli-strålekvationen är enkel, men i de flesta praktiska applikationer används strålprogramvara. Strålberäkningar används för att säkerställa säkerhet och undvika överbyggnad inom olika discipliner såsom konstruktion och luftfart. Hela disciplinen för konstruktionsteknik ägnas åt denna analys och design, vilket säkerställer att tak inte kollapsar under snöens vikt, att underjordiska parkeringsgarage är säkra när trafiken kör överHuvud och att skyskrapor byggda längs fellinjerna uppfyller jordbävningssäkerhetskraven. Rålberäkning har också sina tillämpningar inom maskinteknik, när man testar belastningsmotståndet för enskilda delar av en maskin, till exempel lasten som en flygplan kan tåla innan de utvecklar potentiellt farliga spänningar. Slutligen måste arkitekter överväga stråldeformation när man bygger och renoverar hus med post- och strålkonstruktion och när man överväger den visuella effekten av slappande golv, tak och balkonger.
En av de viktigaste faktorerna när man beräknar en balks bärande kapacitet är valet av material. Vanligtvis tillverkas balkar av trä, stål, armerad betong eller aluminium. Varje material har en annan tendens att deformeras elastiskt, kallad elasticitetsmodul, som hänvisar till materialets förmåga att springa tillbaka på plats. Vid sin avkastningspunktAterial kommer att deformeras plastiskt och bibehålla deformationen efter att den applicerade kraften har tagits bort.
Strålens tvärsnittsform är den andra egenskapen som betraktas i strålberäkningen. Strålar kan vara rektangulära, runda eller ihåliga, liksom att ha många typer av flankering, såsom I-balkar, z-balkar eller T-balkar. Varje form har ett annat tröghetsmoment, annars känd som det andra momentet i området, som förutsäger en strålens styvhet.
Kraften per enhetslängd är en annan parameter som används i balkberäkningen, och den är beroende av lasttypen. Döda belastningar är helt enkelt vikten av strukturen, och pålagda eller levande belastningar är de krafter som strukturen kommer att utsättas för intermittent, såsom snö, trafik eller vind. De flesta belastningar är statiska, men särskild uppmärksamhet måste ägnas åt dynamiska belastningar, jordbävningar, vågor och orkaner, som repetitivt tillämpar kraft under en längre varaktighet. En belastning kan fördelas, vanligtvis enhetligt eller asymmetrisktUch som snöfall eller en hög med smuts. Det kan också vara koncentrerat vid en punkt, centralt eller med olika intervall.
Gränsvillkoren för strålberäkning beror på strålstödtypen. En stråle kan helt enkelt stödjas i båda ändarna, som en golvbjälke mellan två lastbärande väggar. Det kan vara utskjutande, eller stöds i ena änden, som en balkong eller en flygplan. Gränsvillkoren gäller för alla punkter längs strålens längd.
Förhållandet mellan en stråls avböjning och en statisk belastning beskrivs av Euler-Bernoulli-strålekvationen. En annan ekvation, Euler-Lagrange-strålekvationen, beskriver detta förhållande för en dynamisk belastning, men på grund av komplexiteten i dess tillämpning används statiska tillnärmningar vanligtvis. Avböjningen, böjmomenten och skjuvkraften i en stråle som ges en applicerad belastning kan härledas. I en praktisk miljö används lastdiagram för att sammanfatta denna information, och de listar vanliga material som uppfyller säkerheten REkonstruktioner för en känd belastning. För mer komplicerade applikationer är strålkalkylatorer lätt tillgängliga på företagets webbplatser och som tillägg för datorstödd design (CAD) -programvara.