Co to jest obliczanie wiązki?

Obliczanie wiązki to pomiar naprężenia i ugięcia wiązki strukturalnej, gdy przyłożone jest do niej podane obciążenie.Wiele czynników przyczynia się do zdolności wiązki do oporu gięcia, takich jak charakterystyka wiązki, obciążenie i podpory.Obliczanie przemieszczenia obciążenia pojedynczej wiązki za pomocą równania wiązki Euler-Bernoulli jest proste, ale w większości praktycznych zastosowań stosuje się oprogramowanie Beam.Obliczenia wiązki są wykorzystywane do zapewnienia bezpieczeństwa i uniknięcia nadmiernej konstrukcji w różnych dyscyplinach, takich jak budowa i aeronautyka.

Konieczne jest obliczenie pojemności obciążenia wiązki w celu konstruowania struktur o najlżejszych i najtańszych materiałach przy jednoczesnym spełnieniu wymagań bezpieczeństwa i utrzymaniaJakość estetyczna struktury.Cała dyscyplina inżynierii strukturalnej jest poświęcona tej analizie i projektu, zapewniając, że dachy nie zapadają się pod ciężarem śniegu, że podziemne parkingowe garaże są bezpieczne, gdy ruch drogowy napędza nad głową i że drapacze chmur zbudowane wzdłuż linii uskoków spełniają wymagania bezpieczeństwa trzęsienia ziemi.Obliczanie wiązki ma również swoje zastosowania w inżynierii mechanicznej, podczas testowania odporności obciążenia poszczególnych części maszyny, takich jak obciążenie, które skrzydło samolotu może wytrzymać przed opracowaniem potencjalnie niebezpiecznych naprężeń.Wreszcie, architekci muszą rozważyć deformację wiązki podczas budowania i remontu domów z konstrukcją słupkową i wiązką, a przy uwzględnieniu wizualnego wpływu opatrzających podłóg, dachów i balkonów.

Jednym z najważniejszych czynników przy obliczaniu pojemności łożyska obciążenia wiązki jest wybórmateriały.Zazwyczaj wiązki są wykonane z drewna, stali, betonu żelbetowego lub aluminium.Każdy materiał ma inną tendencję do deformowania elastycznego, zwanego modułem elastyczności, który odnosi się do zdolności materiału do powrót na miejsce.W punkcie wydajności materiał deformuje plastycznie plastycznie, utrzymując deformację po usunięciu siły przyłożonej.

Kształt przekrojowy wiązki jest drugą cechą rozważaną w obliczeniach wiązki.Belki mogą być prostokątne, okrągłe lub puste, a także mieć wiele rodzajów flankujących, takich jak wiązki I, wiązki Z lub wiązki T.Każdy kształt ma inny moment bezwładności, znany również jako drugi moment obszaru, który przewiduje sztywność wiązki.

Siła na jednostkę długości jest kolejnym parametrem stosowanym w obliczaniu wiązki i zależy od typu obciążenia.Obciążenia martwe to po prostu waga konstrukcji, a nałożone lub żywe obciążenia to siły, na które struktura będzie narażona sporadycznie, takie jak śnieg, ruch lub wiatr.Większość obciążeń jest statyczna, ale szczególną uwagę należy zwrócić na obciążenia dynamiczne, trzęsienia ziemi, fale i huragany, które powtarzalnie stosują siłę przez dłuższy czas.Obciążenie może być rozmieszczone, zwykle równomiernie lub asymetrycznie, takie jak opady śniegu lub stos brudu.Może być również skoncentrowany w punkcie, centralnie lub w różnych odstępach czasu.

Warunki brzegowe do obliczania wiązki zależą od typu wspornika wiązki.Belka może być po prostu wspierana na obu końcach, jak legarka podłogowa między dwoma ścianami łożyskowymi.Może być wspierany lub wspierany na jednym końcu, jak balkon lub skrzydło samolotu.Warunki brzegowe dotyczą wszystkich punktów wzdłuż długości wiązek.

Zależność między ugięciem wiązki a obciążeniem statycznym opisuje równanie wiązki Eulera-Bernoulli.Kolejne równanie, równanie wiązki Eulera-Lagrange, opisuje tę zależność dla obciążenia dynamicznego, ale ze względu na złożoność jego zastosowania zwykle stosuje się przybliżenia statyczne.Można wyprowadzić ugięcie, momenty zginające i siła ścinająca wiązki, biorąc pod uwagę przyłożone obciążenie.W praktycznym otoczeniu wykresy ładowania są używane do podsumowania tych informacji i wymieniają wspólne materiały, które spełniają wymagania bezpieczeństwar znane obciążenie.W przypadku bardziej skomplikowanych aplikacji kalkulatory wiązki są łatwo dostępne na stronach internetowych firmy i jako dodatki do oprogramowania do projektowania komputerowego (CAD).