Τι είναι η κάμψη της δέσμης;

Στην πολιτική μηχανική, η κάμψη της δέσμης αναφέρεται στη συμπεριφορά ορισμένων δομικών στοιχείων σε ένα φυσικό σχέδιο.Ένα στοιχείο μπορεί να θεωρηθεί μια δέσμη εάν είναι σταθερή και ομοιογενής και το μήκος του είναι πολλές φορές το ύψος ή το πλάτος του.Η κυρίως η λειτουργία της δέσμης είναι να αντισταθεί στην κάμψη.Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα δομικά στοιχεία που αντιστέκονται κυρίως στην τάση της τάσης, της συμπίεσης ή της διάτμησης.Οι δομικές ιδιότητες μιας δέσμης στην κάμψη καθορίζονται από τις διαστάσεις, τα υλικά και το διατομεακό σχήμα.

Ένα απλό παράδειγμα κάμψης δέσμης είναι μια γέφυρα με ένα αυτοκίνητο σε αυτό.Οι γέφυρες έχουν συχνά σκυρόδεμα δρόμους πάνω τους, αλλά το σκυρόδεμα είναι γενικά μόνο ισχυρό σε συμπίεση.Μια μακρά γέφυρα, ωστόσο, θα τείνει να χαλαρώσει στη μέση όπου δεν υπάρχει έδαφος για να την υποστηρίξει.Αυτή η χαλάρωση θα έχει σχήμα κυκλικού τόξου και θα εμφανιστεί λόγω του τρόπου με τον οποίο οι εσωτερικές τάσεις κατανέμονται στην κάμψη της δέσμης.Για να αντισταθεί σε αυτή την κάμψη, μια ισχυρότερη μεταλλική δέσμη τοποθετείται συνήθως κάτω από μια οδική επιφάνεια.

Η πιο σημαντική εξίσωση στην κάμψη της δέσμης είναι η εξίσωση Euler-Bernoulli Beam.Αυτή η εξίσωση σχετίζεται με την εκτροπή της δέσμης στις εφαρμοσμένες δυνάμεις, τα χαρακτηριστικά διατομής και τις ιδιότητες υλικού της δέσμης.Η ποσότητα παραμόρφωσης στην κάμψη της δέσμης μπορεί να μειωθεί με τη μείωση των καθαρών εφαρμοσμένων δυνάμεων, την αναμόρφωση της διατομής της δέσμης και τη χρήση ενός ισχυρότερου υλικού.

Σε μια οριζόντια δέσμη με προς τα κάτω δυνάμεις που εφαρμόζονται σε αυτήν, το πάνω μέρος της δέσμης θα πάει στην πραγματικότητα σε συμπίεση, ενώ το κάτω μέρος θα φτάσει σε ένταση.Στην πραγματικότητα, όσο πιο κάτω είναι το υλικό, τόσο περισσότερη ένταση θα βιώσει.Αποδεικνύεται ότι, για ένα δεδομένο ποσό συνολικού υλικού, η ενίσχυση των περιοχών κάτω και κορυφαίων περιοχών της διατομής είναι ο καλύτερος τρόπος για να γίνει η δέσμη ισχυρότερη.Ως εκ τούτου, οι μηχανικοί σχεδίασαν δέσμες με υλικό συμπυκνωμένο προς τις κάτω και τις κορυφαίες περιοχές της διατομής.δοκούς μεταφοράς με πολλή μάζα, οπότε είναι σημαντικό να ελαχιστοποιηθεί η ποσότητα του χρησιμοποιούμενου υλικού.Στη διατομή μιας δέσμης Ι, υπάρχει μόνο αρκετό υλικό σε ενδιάμεσα ύψη για να διατηρηθεί η δέσμη μαζί ως ένα συμπαγές κομμάτι.Το υπόλοιπο υλικό είναι συγκεντρωμένο στο κάτω μέρος και στην κορυφή της διατομής, δίνοντας στη δέσμη μια υψηλή αντίσταση στην κάμψη.Η αντίσταση μιας δέσμης στην κάμψη ονομάζεται ακαμψία.