矩形的转动惯量

在你作为工程师的教育的某个阶段, 你会不可避免地问自己这些问题:

转动惯量是什么意思?

矩形的转动惯量是多少?

惯性矩 (更专业地称为面积惯性矩, 或面积的二阶矩) 是结构工程中使用的重要几何属性，因为它与截面的材料强度直接相关.

通常来说，一般来说, 详细分解, 你的部分越有力量, 因此它在负载下的偏转越小. 矩形的转动惯量, 详细分解, 从技术上讲，是对围绕轴加速质量需要多少扭矩的度量 – 详细分解 详细分解 详细分解.

矩形公式的转动惯量

确定如何找到矩形的惯性矩时使用的一般公式是:

[数学] 一世_{xx}[object Window]{BD^3}{12} , 一世_{y}[object Window]{B^3D}{12} [数学]

在哪里 xx 和 y 参考特定轴, 或方向, 正在考虑.

这是一个常见的结构工程惯例乙指的是宽度矩形的, 平行于传统 水平的 x轴.

相似地, d 指的是深度矩形的, 平行于传统垂直 y轴.

一开始可能会令人困惑, 但是当结构工程师提到 Ixx 他们实际上是在参考一个部分的强度关于 x轴, 意思是平行于 d 方面, 或 y 轴. 相似地, 年年指强度关于 y轴, 意思是平行于乙方面, 或 x 轴.

矩形空心截面 (RHS)

虽然工程师在设计时可以假设使用实心矩形截面, 这将使用大量的原材料, 随着重量和成本的相应增加. 它更常用矩形空心截面 (通常被称为 RHS). 在这里，我们可以将上面定义的相同方程用于一般矩形情况, 但是我们必须减去内部 空洞的 矩形的面积:

[数学] 一世_{xx}[object Window]{BD^3}{12} – \dfrac{bd^3}{12} [数学]

在这种情况下, 小写 b 和 d 表示矩形中空心区域的大小，我们必须从形状的外部尺寸中减去, 大写乙和 d. 每个对应尺寸的差值是指该尺寸材料的厚度 – 即. 乙 – b = 平行于 x 轴的材料总厚度.

除了重量和材料使用的明确例子, 为什么空心部分经常被描述为更多 有效率的 比他们坚实的同行?

考虑一个向下承受垂直载荷的梁. 我们预计材料的最顶层纤维会承受压缩力, 而相应的底部纤维将承受拉力. 沿截面中性轴的纤维 (平行于截面的质心) 然而, 既不会受压也不会受拉, 由此得名 中性的 轴.

重要的, 的震级这些压缩力或拉伸力的大小取决于距该中性轴的距离 – 材料更近到中性轴需要抵抗 较少的 力.

因此, 完全实心部分的内部材料抵抗相对较小的力，同时占据相对较大的面积，因为最外面的材料工作最努力! 移除该部分的内部并使其中空，从而改善了效率该部分的重量, 成本, 和材料使用.