Momento d'inerzia e calcolatore del centroide

Guarda il video dimostrativo qui sotto per iniziare con il nostro calcolatore.

Basta scegliere la forma della sezione trasversale che si desidera valutare dall'elenco a discesa, inserisci le dimensioni della sezione scelta e fai clic su Calcola.

Questo calcolatore multiuso gratuito è tratto dal nostro software di analisi strutturale. Te lo permette:

• Calcola il momento d'inerzia (io) di una sezione di raggio (Secondo momento dell'area)
• Calcolatore del centroide utilizzato per calcolare il centroide (C) negli assi X e Y di una sezione di trave
• Calcola il primo momento dell'area (Momento inerziale statico) (Q) di una sezione di raggio
• Un calcolatore del modulo di sezione per calcolare il modulo di sezione (CON) di una sezione di raggio
• Calcola la costante di torsione (J) di una sezione di raggio

Il calcolatore del momento di inerzia calcolerà con precisione una serie di importanti proprietà di sezione utilizzate nell'ingegneria strutturale. Di seguito è riportato un elenco conciso dei termini e delle definizioni delle proprietà della sezione:

• Area della sezione (UN) – L'area della sezione è un calcolo abbastanza semplice, ma utilizzato direttamente nei calcoli delle sollecitazioni assiali (l'area della sezione più trasversale, maggiore è la forza assiale)
• Momento d'inerzia (A partire dal, Iy) - noto anche come secondo momento dell'area, è un calcolo utilizzato per determinare la forza di un membro e la sua resistenza alla flessione. Più alto è questo numero, più forte è la sezione. Ci sono due assi qui:
• Asse maggiore (A partire dal) – Si tratta dell'asse Z ed è tipicamente considerato l'asse maggiore poiché di solito è la direzione più forte dell'asta
• Minore Asse (Iy) - Questo riguarda l'asse Y ed è considerato l'asse minore o debole. Questo perché le sezioni non sono progettate per assorbire la stessa forza su questo asse
• Vale anche la pena notare che se una forma ha le stesse dimensioni in entrambe le direzioni (piazza, circolare ecc..) questi valori saranno gli stessi in entrambe le direzioni. Vedi Momento di ineria di un cerchio per saperne di più.
• centroid (Cz, cy) – questo è il centro di massa per la sezione e di solito ha una componente Z e Y. Per forme simmetriche, questo sarà il centro geometrico. Per forme non simmetriche (come l'angolo, Canale) questi saranno in luoghi diversi. Scopri come calcolare il baricentro di una sezione di trave. Il calcolatore sopra funge anche da calcolatore del baricentro, calcolo del centroide X e Y di qualsiasi tipo di forma.
• Momento inerziale statico (Qz, Qy) - Conosciuto anche come Primo momento dell'area, questo misura la distribuzione dell'area di una sezione di trave da un asse. Come il momento di inerzia, questi sono in entrambe le direzioni Z e Y. Questi sono tipicamente usati nei calcoli della sollecitazione di taglio, quindi maggiore è questo valore più forte è la sezione contro il taglio. La calcolatrice fornirà questo valore, ma clicca qui per saperne di più sul calcolo del primo momento dell'area.
• Modulo di sezione elastica (Sz, Sy in America. Zz, Zy in Gran Bretagna o in Australia) – Conosciuto anche come modulo di sezione statica, e sono utilizzati nei calcoli della sollecitazione di flessione. Di solito sono calcolati sulla sezione superiore e inferiore delle fibre. Per esempio, Szt è il modulo di sezione attorno all'asse Z rispetto alla fibra superiore della sezione.
• Costante di torsione (J) - noto anche come momento polare di inerzia o J, è un valore che descrive la resistenza di un materiale alla torsione o alla deformazione torsionale.
• Il modulo della sezione plastica (S) - una misura della capacità di una forma di sezione trasversale di resistere alla flessione plastica, utilizzato per stimare la sollecitazione di un materiale quando inizia a cedere (raggiungere il suo limite plastico) sotto un carico specifico ed è tipicamente utilizzato per la progettazione e l'analisi di travi sotto carico.

Altri parametri: questi sono risultati più avanzati calcolati dall'intero SkyCiv Section Builder:

• Prodotto di inerzia (sugli assi Z e Y): Una misura della resistenza di una forma alla rotazione attorno a un asse specifico, uguale al prodotto vettoriale della distanza dall'asse a qualsiasi punto sulla forma e la corrispondente componente del momento di inerzia del punto.
• Modulo di sezione plastica (sugli assi Z e Y): Una misura della capacità di una forma di sezione trasversale di resistere alla flessione plastica, utilizzato per stimare la sollecitazione di un materiale quando inizia a cedere (raggiungere il suo limite plastico) sotto un carico specifico.
• Asse neutro in plastica (sugli assi Z e Y): Un asse in una forma di sezione trasversale attraverso il quale devono passare tutte le forze che agiscono sulla forma per provocare una deformazione plastica.
• Area di taglio (sugli assi Z e Y): L'area di una forma di sezione trasversale efficace nel resistere alle forze di taglio.
• Distanza del centro di taglio dal centroide (in entrambi gli assi Z e Y): Il calcolatore del centroide SkyCiv aiuta a calcolare la distanza tra il centro di taglio e il baricentro di una forma di sezione trasversale.
• Costante di torsione (Usando FEA): Un valore che descrive la resistenza di un materiale alla torsione o alla deformazione torsionale, calcolato utilizzando l'analisi agli elementi finiti.
• Raggio di torsione: La distanza da un asse in corrispondenza della quale l'area di una forma di sezione trasversale deve essere concentrata per ottenere la stessa costante di torsione della forma effettiva.
• Costante di deformazione: Un valore che descrive la resistenza di un materiale alla deformazione o alla deformazione per distorsione.
• Costante di monosimmetria (sugli assi Z e Y): Una misura della simmetria di una forma di sezione trasversale rispetto a un asse specifico, con un valore pari a zero che indica perfetta simmetria.
• Raggio di rotazione (sugli assi Z e Y): La distanza da un asse in corrispondenza della quale l'area di una forma della sezione trasversale deve essere concentrata per ottenere lo stesso momento di inerzia della forma effettiva.
• Angolo di rotazione dell'asse principale: L'angolo tra l'asse neutro e l'asse principale di una forma di sezione trasversale.

Un centroide, noto anche come "centro geometrico", è il centro di massa di un oggetto con densità uniforme. Una dimostrazione semplificata di un baricentro, sarebbe la posizione in cui avresti bisogno di posizionare una matita per farla bilanciare sul tuo dito. La posizione in cui la matita è bilanciata e non cade dal dito sarebbe la posizione approssimativa del baricentro della matita. Considera la massa e la densità del materiale per determinare il punto in cui la massa della matita è uguale su entrambi i lati del dito, e quindi rappresenta il 'centro di massa' della matita.

Lo SkyCiv Centroid Calculator utilizza FEA per fornire risultati estremamente accurati in pochi secondi, non importa quanto sia complessa la forma. Nella versione premium, gli utenti possono inserire le coordinate dei punti che definiscono la forma e il nostro calcolatore ti darà le coordinate del baricentro. Ciò include la possibilità di progettare forme personalizzate tramite l'importazione DXF, multiplo (costruito) forme e forme punto personalizzate.

Oltre alla sua velocità e precisione, il nostro calcolatore del baricentro è anche incredibilmente facile da usare. Con una semplice interfaccia utente, puoi inserire le dimensioni della sezione e ricevere i valori delle proprietà della sezione (compreso il baricentro della sezione della trave) in pochi secondi. Sia che tu stia lavorando a un progetto di design, sperimentare diverse sezioni o studiare per un esame, lo SkyCiv Centroid Calculator è lo strumento perfetto per aiutarti a portare a termine il lavoro.

Come notato in precedenza, questo strumento gratuito fornisce anche un calcolo del modulo di sezione elastico, tuttavia, se stai iniziando come ingegnere, potresti non capire cosa sia il modulo di sezione. Per dirla semplicemente, il modulo di sezione è una proprietà di sezione di una sezione trasversale che misura la resistenza alla flessione e calcolato come rapporto tra il momento di inerzia e la distanza dall'asse neutro alla fibra più lontana. Il modulo di sezione elastico è rappresentato in questa equazione semplicemente:

Dove,

• S è il modulo di sezione
• I è il momento di inerzia della sezione rispetto all'asse neutro
• y è la distanza dall'asse neutro al punto più distante della sezione

Esistono due tipi di modulo di sezione: Elastico e Plastica. In America, S è tipicamente usato per riferirsi al modulo elastico della sezione mentre Z è usato per riferirsi al modulo plastico della sezione. In Gran Bretagna e in Australia, questi sono tipicamente invertiti. Il modulo di sezione elastico è generalmente indicato con una lettera Z, mentre il Modulo di Sezione Plastica è indicato con la lettera S.

In generale, il modulo di sezione elastico viene utilizzato per la progettazione della sezione perché è applicabile fino al punto di snervamento per la maggior parte dei metalli. I metalli in genere non sono progettati per andare oltre il punto di snervamento del materiale.

SkyCiv offre anche altri strumenti come lo strumento I size size e un software di progettazione strutturale gratuito. Il riquadro della sezione dinamica ti mostrerà anche una rappresentazione grafica della sezione del raggio. Quindi se vuoi calcolare il momento d'inerzia del cerchio, momento d'inerzia di un rettangolo o di qualsiasi altra forma, sentiti libero di usare il software in basso o il nostro builder di sezioni SkyCiv all-inclusive.

SkyCiv offre una vasta gamma di software di analisi strutturale e progettazione cloud per ingegneri. Come azienda tecnologica in continua evoluzione, ci impegniamo a innovare e sfidare i flussi di lavoro esistenti per risparmiare tempo agli ingegneri nei loro processi e progetti di lavoro.