Innhold
Når du designer en struktur som en bygning eller en bro, er det viktig å forstå de mange kreftene som er påført strukturelementene som bjelker og stenger. To spesielt viktige strukturelle krefter er avbøyning og spenning. Spenningen er størrelsen på en kraft som påføres en stang, mens avbøyningen er den mengden stangen forskyves under en belastning. Kunnskap om disse konseptene vil avgjøre hvor stabil strukturen vil være, og hvor gjennomførbar det er å bruke visse materialer når man bygger strukturen.
Spenning på stangen
Tegn et diagram av stangen og sett opp et koordinatsystem (f.eks. Krefter som påføres til høyre er "positive," krefter som påføres til venstre er "negative").
Merk alle krefter som er påført objektet med en pil som peker i retningen kraften brukes. Dette er kjent som et "frigroppsdiagram."
Skill kreftene i horisontale og vertikale komponenter. Hvis kraften brukes på en vinkel, tegner du en høyre trekant med kraften som virker som hypotenusen. Bruk trigonometri-reglene for å finne de tilstøtende og motsatte sidene, som vil være de horisontale og vertikale komponentene til kraften.
For å finne den resulterende spenningen, legg sammen de totale kreftene på stangen i horisontale og vertikale retninger.
Nedbøyning av stangen
Finn stangens bøyemoment. Dette blir funnet ved å trekke lengden på stangen L med stillingsvariabelen z, og deretter multiplisere resultatet med den vertikale kraften som påføres stangen - betegnet med variabelen F. Formelen for dette er M = F x (L - z).
Multipliser modulus for elastisitet av bjelken med treghetsmomentet til bjelken rundt den ikke-symmetriske aksen.
Del bøyemomentet til stangen fra trinn 1 med resultatet fra trinn 2. Det påfølgende resultatet vil være en funksjon av stillingen langs stangen (gitt av variabelen z).
Integrer funksjonen fra trinn 3 med hensyn til z, med integreringsgrensene 0 og L, lengden på stangen.
Integrer den resulterende funksjonen igjen med hensyn til z, med integrasjonsgrensene igjen fra 0 til L, lengden på stangen.