Technický průvodce · metoda a praktické rady

Plocha, těžiště a kvadratické momenty průřezu

Geometrické charakteristiky popisují rozložení materiálu a používají se při výpočtech hmotnosti, ohybu, průhybu a vzpěru.

Revidováno

materiál blízko osymateriál daleko od osyI nižšíI vyššíI = ∫ y² dA
Stejná plocha může při jiném rozložení vytvořit velmi odlišnou tuhost.

Plocha a těžiště

Plocha měří množství materiálu, těžiště určuje polohu geometrické výslednice průřezu.

Neříká však nic o tom, jak je materiál rozložen.

Kvadratický moment a průřezový modul

I = ∫ y² dA

I má rozměr L⁴. Průřezový modul W = I/c používá vzdálenost k nejvzdálenějšímu vláknu.

Vždy rozlišujte Ix a Iy: průřez může být velmi tuhý kolem hlavní osy a mnohem slabší kolem vedlejší osy.

Volba správné osy

W = I / c ; σmax = M / W

U nesymetrických průřezů nemusí být osy x a y hlavními osami. Orientace průřezu musí být uvedena jednoznačně.

Pro stejný moment M vede větší W k nižšímu maximálnímu napětí.

Poloměr setrvačnosti r

r = √(I/A)

Poloměr setrvačnosti je ekvivalentní vzdálenost popisující rozložení plochy. Používá se při štíhlosti tlačených prvků λ = Lk/r.

Osa s nejmenším r bývá obvykle první, kterou je třeba kontrolovat na vzpěr.

Osy a jednotky: zásadní kontrola

I se vyjadřuje ve čtvrté mocnině délky, W ve třetí mocnině a r v délce. Záměna mm⁴ za m⁴ vede k chybě faktorem 10¹².

Před opětovným použitím výsledku vždy zkontrolujte název osy, konvenci rozměrů a zobrazenou jednotku.

Číselná aplikace

Příklad obdélníku

b = 100 mm a h = 200 mm.

  1. A = bh.
  2. Ix = bh³/12.
  3. Wx = Ix/(h/2).
  4. Poměr Ix/Iy je 4.
  5. Za jinak stejných podmínek je tedy průřez geometricky čtyřikrát tužší kolem x než kolem y.

Výsledek: Otočení průřezu nemění plochu, ale výrazně mění Ix a Wx.

Analytické vztahy pro obdélník. Otevřít přesný zdroj ↗

Pro kontrolu a prohloubení

Přímé reference

Každý odkaz vede na přesnou stránku použitého kurzu, normy nebo publikace, nikoli na obecnou domovskou stránku.

  1. Mechanics & Materials IMIT OpenCourseWareOficiální zdroj pro jednotky, značky a převody.
  2. University PhysicsOpenStaxOtevřené kapitoly z mechaniky, proudění, elektřiny a tepla.
  3. University PhysicsOpenStaxOtevřené kapitoly z mechaniky, proudění, elektřiny a tepla.