Hvad er bjælkebøjning?

I civilingeniør refererer Beam Bending til opførslen af visse strukturelle elementer i et fysisk design.Et element kan betragtes som en stråle, hvis det er solidt og homogen, og dets længde er mange gange dens højde eller bredde.Den primært funktion af bjælken er at modstå bøjning;Dette står i modsætning til strukturelle elementer, der primært modstår spændinger, komprimering eller forskydningsspændinger.De strukturelle egenskaber ved en bjælke i bøjning bestemmes af dens dimensioner, materialer og tværsnitsform.

Et simpelt eksempel på bjælkebøjning er en bro med en bil på.Broer har ofte betonveje oven på dem, men beton er generelt kun stærk i komprimering.En lang bro har imidlertid en tendens til at falde i midten, hvor der ikke er nogen grund til at støtte den.Denne sagging vil være i form af en cirkulær bue og forekommer på grund af den måde, hvorpå interne spændinger distribueres i strålebøjning.For at modstå denne bøjning placeres en stærkere metalstråle normalt under en vejoverflade.

Den vigtigste ligning i strålebøjning er Euler-Bernoulli Beam-ligningen.Denne ligning relaterer afbøjningen af strålen til påførte kræfter, tværsnitsegenskaber og materialegenskaber af bjælken.Mængden af afbøjning i strålebøjning kan reduceres ved at reducere netto på anvendte kræfter, omforme strålens tværsnit og bruge et stærkere materiale.

I en vandret stråle med nedadgående kræfter, der påføres den, vil den øverste del af bjælken faktisk gå i komprimering, mens den nedre del vil gå i spænding.Faktisk er det længere nede materiale, jo mere spænding vil det opleve.Det viser sig, at for en given mængde total materiale er forstærkning af bunden og topregioner i tværsnittet den bedste måde at gøre bjælken stærkere på.Derfor designer ingeniører stråler med materiale koncentreret mod bunden og topregioner i tværsnittet.

Dette er princippet bag designet af I-bjælker eller bjælker med tværsnit, der ligner brevet I. Det er dyrt at fremstille ogTransportbjælker med masser af masse, så det er vigtigt at minimere den anvendte mængde materiale.I tværsnittet af en I-bjælke er der kun nok materiale i mellemhøjder til at holde strålen sammen som et solidt stykke.Resten af materialet er koncentreret i bunden og toppen af tværsnittet, hvilket giver strålen en høj modstand mod bøjning.En bjælkes modstand mod bøjning kaldes dens stivhed.