Τι είναι ο υπολογισμός της δέσμης;

Υπολογισμός δέσμης είναι η μέτρηση της τάσης και της εκτροπής μιας δομικής δέσμης όταν εφαρμόζεται ένα δεδομένο φορτίο σε αυτό.Πολλοί παράγοντες συμβάλλουν στην ικανότητα της δέσμης να αντιστέκεται στην κάμψη, όπως τα χαρακτηριστικά της δέσμης, του φορτίου και των στηρίξεων.Ο υπολογισμός της μετατόπισης φορτίου μιας ενιαίας δέσμης χρησιμοποιώντας την εξίσωση Euler-Bernoulli Beam είναι απλή, αλλά στις περισσότερες πρακτικές εφαρμογές χρησιμοποιείται λογισμικό δέσμης.Οι υπολογισμοί δέσμης χρησιμοποιούνται για την εξασφάλιση της ασφάλειας και την αποφυγή της υπερκατασκευής σε μια ποικιλία κλάδων όπως η κατασκευή και η αεροναυτική.

Είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η ικανότητα φορτίου δέσμης προκειμένου να κατασκευαστεί δομές με τα ελαφρύτερα και πιο φθηνά υλικά, ενώ εκπληρώνει τις απαιτήσεις ασφαλείας και τη διατήρηση τουΑισθητική ποιότητα της δομής.Ολόκληρη η πειθαρχία της δομικής μηχανικής είναι αφιερωμένη σε αυτή την ανάλυση και το σχεδιασμό, εξασφαλίζοντας ότι οι στέγες δεν καταρρέουν κάτω από το βάρος του χιονιού, ότι τα υπόγεια γκαράζ είναι ασφαλή όταν η κυκλοφορία οδηγεί πάνω από το κεφάλι και οι ουρανοξύστες που χτίστηκαν κατά μήκος των γραμμών σφάλματος πληρούν τις απαιτήσεις ασφάλειας σεισμού.Ο υπολογισμός της δέσμης έχει επίσης τις εφαρμογές της στη μηχανολογία, όταν δοκιμάζει την αντίσταση φορτίου μεμονωμένων τμημάτων μιας μηχανής, όπως το φορτίο που μπορεί να αντέξει μια πτέρυγα αεροπλάνου πριν αναπτύξει δυνητικά επικίνδυνες πιέσεις.Τέλος, οι αρχιτέκτονες πρέπει να εξετάσουν την παραμόρφωση της δέσμης κατά την οικοδόμηση και την ανακαίνιση των σπιτιών με την κατασκευή μετά και τη δέσμη και όταν εξετάζουμε την οπτική επίδραση των χαλαρών δαπέδων, των οροφών και των μπαλκονιών.υλικά.Συνήθως, τα δοκάρια είναι κατασκευασμένα από ξύλο, χάλυβα, οπλισμένο σκυρόδεμα ή αλουμίνιο.Κάθε υλικό έχει διαφορετική τάση να παραμορφωθεί ελαστικά, που ονομάζεται συντελεστής ελαστικότητας, το οποίο αναφέρεται στην ικανότητα του υλικού να αναδύεται στη θέση του.Στο σημείο απόδοσής του, το υλικό θα παραμορφωθεί πλαστικά, διατηρώντας την παραμόρφωση μετά την αφαίρεση της εφαρμοζόμενης δύναμης.

Το σχήμα εγκάρσιας τομής της δέσμης είναι το δεύτερο χαρακτηριστικό που εξετάζεται στον υπολογισμό της δέσμης.Οι δοκοί μπορεί να είναι ορθογώνιες, στρογγυλές ή κοίλες, καθώς και να έχουν πολλούς τύπους πλευρικών, όπως δέσμες Ι, δοκοί Ζ ή δέσμες Τ.Κάθε σχήμα έχει μια διαφορετική στιγμή αδράνειας, γνωστή και ως δεύτερη στιγμή της περιοχής, η οποία προβλέπει τη δυσκαμψία της δέσμης.

Η δύναμη ανά μήκος μονάδας είναι μια άλλη παράμετρος που χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της δέσμης και εξαρτάται από τον τύπο φορτίου.Τα νεκρά φορτία είναι απλά το βάρος της δομής και επιβάλλονται ή ζωντανά φορτία είναι οι δυνάμεις που η δομή θα εκτεθεί σε διαλείπουσα, όπως το χιόνι, η κυκλοφορία ή ο άνεμος.Τα περισσότερα φορτία είναι στατικά, αλλά πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή σε δυναμικά φορτία, σεισμούς, κύματα και τυφώνες, τα οποία εφαρμόζουν επαναλαμβανόμενα δύναμη για εκτεταμένη διάρκεια.Ένα φορτίο μπορεί να διανεμηθεί, τυπικά ομοιόμορφα ή ασύμμετρα, όπως χιονόπτωση ή σωρό βρωμιάς.Μπορεί επίσης να συγκεντρωθεί σε ένα σημείο, κεντρικά ή σε διάφορα διαστήματα.

Οι οριακές συνθήκες για τον υπολογισμό της δέσμης εξαρτώνται από τον τύπο υποστήριξης δέσμης.Μια δέσμη μπορεί απλά να υποστηριχθεί και στα δύο άκρα, όπως μια δοκός δαπέδου ανάμεσα σε δύο τοίχους φορτίου.Μπορεί να είναι πρόβολο, ή να υποστηριχθεί στο ένα άκρο, όπως ένα μπαλκόνι ή πτέρυγα αεροπλάνου.Οι οριακές συνθήκες ισχύουν για όλα τα σημεία κατά μήκος της δέσμης.

Η σχέση μεταξύ της εκτροπής της δέσμης και ενός στατικού φορτίου περιγράφεται από την εξίσωση δέσμης Euler-Bernoulli.Μια άλλη εξίσωση, η εξίσωση δοκού Euler-Lagrange, περιγράφει αυτή τη σχέση για ένα δυναμικό φορτίο, αλλά λόγω της πολυπλοκότητας της εφαρμογής της χρησιμοποιούνται συνήθως στατικές προσεγγίσεις.Η εκτροπή, οι στιγμές κάμψης και η δύναμη διάτμησης μιας δοκού που δίνει ένα εφαρμοζόμενο φορτίο μπορεί να προκύψει.Σε μια πρακτική ρύθμιση, τα διαγράμματα φόρτωσης χρησιμοποιούνται για να συνοψίσουν αυτές τις πληροφορίες και απαριθμούν τα κοινά υλικά που πληρούν τις απαιτήσεις ασφαλείας Fή ένα γνωστό φορτίο.Για πιο περίπλοκες εφαρμογές, οι αριθμομηχανές δέσμης είναι άμεσα διαθέσιμοι σε ιστότοπους εταιρείας και ως πρόσθετα για λογισμικό σχεδιασμού υπολογιστών (CAD).