Τι είναι η δυσκαμψία της δέσμης;

Στη δομική μηχανική, η δυσκαμψία της δέσμης είναι η ικανότητα της δέσμης να αντιστέκεται στην εκτροπή ή κάμψη, όταν εφαρμόζεται μια ροπή κάμψης.Μια ροπή κάμψης προκύπτει όταν μια δύναμη εφαρμόζεται κάπου στη μέση μιας δέσμης που στερεώνεται σε ένα ή και στα δύο άκρα.Θα συμβεί επίσης εάν εφαρμοστεί μια ροπή στη δέσμη, αν και αυτό είναι λιγότερο συνηθισμένο στις εφαρμογές πραγματικού κόσμου.Η ακαμψία δέσμης επηρεάζεται τόσο από το υλικό της δέσμης όσο και από το σχήμα της διατομής της δέσμης.

Το κίνητρο για το σχεδιασμό μιας δέσμης που αντιστέκεται στην εκτροπή είναι εύκολο να εκτιμηθεί στην περίπτωση μιας γέφυρας.Για παράδειγμα, το σκυρόδεμα είναι ιδανικό για τη συμπιεστική του δύναμη, αλλά μια γέφυρα που γίνεται αποκλειστικά από σκυρόδεμα θα ήταν μια κακή επιλογή.Το σκυρόδεμα δεν είναι ισχυρό όταν είναι λυγισμένο.Μια γέφυρα από σκυρόδεμα θα χαλαρώσει στη μέση λόγω βαρύτητας και πιθανότατα θα καταρρεύσει.Η γέφυρα θα μπορούσε να είναι πολύ ισχυρότερη αν είχε κάποιο είδος θεμελίωσης ή σκελετού, για να το κρατήσει από το να εκτρέπεται στη μέση πάρα πολύ.

Η δυσκαμψία δέσμης μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας δύο παράγοντες.Ο πρώτος παράγοντας είναι το ελαστικό μέτρο .Πρόκειται για μια υλική ιδιότητα που σχετίζεται με την τάση του υλικού να παραμορφωθεί ή να τεντώσει, όταν εφαρμόζεται το άγχος.Εάν η δέσμη είναι κατασκευασμένη από ανοξείδωτο χάλυβα, θα έχει υψηλότερο ελαστικό μέτρο από, ας πούμε, αλουμίνιο.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι εάν οι ίδιες δυνάμεις εφαρμόζονται στο ίδιο σχήμα τόσο του χάλυβα όσο και του αλουμινίου, το αντικείμενο χάλυβα θα παραμορφωθεί λιγότερο.Παρόλο που τα μέταλλα δεν παραμορφώνονται πολύ σε σύγκριση με τις λαστιχένιες ζώνες, συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο.Τεντώνουν αναλογικά με το πόσο σκληρά μια δύναμη τραβά πάνω τους.Έτσι, μια δέσμη από ένα υλικό με υψηλό ελαστικό μέτρο θα έχει μια υψηλή δυσκαμψία δέσμης, καθιστώντας λιγότερο πιθανό να λυγίσει.

Ο άλλος παράγοντας της δυσκαμψίας της δέσμης είναι η Περιοχή της αδράνειας της διατομής της δέσμης.Αυτό έχει να κάνει με την κατακόρυφη κατανομή του υλικού κοντά ή μακριά από το κέντρο της δέσμης.Ένας συχνά χρησιμοποιούμενος σχεδιασμός δοκού στην πολιτική μηχανική με μια στιγμή αδράνειας υψηλής περιοχής είναι η δέσμη Ι.Ονομάζεται δέσμη Ι λόγω της διατομής της, η οποία έχει σχήμα όπως το γράμμα «εγώ».Αυτό το σχήμα επικεντρώνει μεγάλο μέρος του υλικού προς τα κάτω και την κορυφή της διατομής με αρκετό υλικό στις κεντρικές περιοχές για να συνδέσει τα εξωτερικά μέρη.Ο λόγος για αυτό το σχήμα είναι ότι μεγιστοποιεί τη στιγμή της αδράνειας της περιοχής για μια δεδομένη ποσότητα υλικού.Το πιο συνηθισμένο υλικό που χρησιμοποιείται στις δέσμες Ι είναι ο χάλυβας, το οποίο παρέχει υψηλό ελαστικό μέτρο.Αυτές οι δύο ιδιότητες της δέσμης Ι δίνουν μια πολύ υψηλή ακαμψία δέσμης.