Seksjonsmoduler en geometrisk (det vil si formrelatert) egenskap til en bjelke som brukes i konstruksjonsteknikk. BetegnetZ, det er et direkte mål på bjelkens styrke. Denne typen seksjonsmodul er en av to innen engineering, og kalles spesifiktelastiskseksjonsmodul. Den andre typen elastisk modul erplastseksjonsmodul.
Rør og andre former for rør er like viktige som frittstående bjelker i byggverdenen, og deres unike geometri innebærer at beregningen av snittmodulen for denne typen materiale er forskjellig fra den for andre typer. Å bestemme seksjonsmodulen krever å kjenne til forskjellige iboende, eller innebygde og uforanderlige egenskaper til materialet det gjelder.
Grunnlag for seksjonsmodulen
Ulike bjelker laget av forskjellige materialkombinasjoner kan ha store variasjoner i fordelingen av de mindre enkeltfibrene i den delen av bjelken, røret eller annet strukturelt element under betraktning. De "ekstreme fibrene", eller de i endene av seksjonene, blir tvunget til å bære en større brøkdel av den belastningen seksjonen utsettes for.
Bestemme seksjonsmodulenZkrever å finne ut avstandenyfrasentroidav seksjonen, også kaltnøytral akse, til de ekstreme fibrene.
Seksjonsmodulligningen
Seksjonsmodulligningen for et elastisk objekt er gitt avZ = Jeg / y, hvoryer avstanden beskrevet ovenfor ogJeger denandre øyeblikk av områdetav seksjonen. (Denne parameteren kalles noen gangertreghetsmoment, men som det er andre anvendelser av dette begrepet i fysikk, er det best å bruke "andre øyeblikk av området.")
Fordi forskjellige bjelker har forskjellige former, antar de spesifikke ligningene for forskjellige seksjoner forskjellige former. For eksempel er det for et hulrør som et rør
Z = \ bigg (\ frac {π} {4R} \ bigg) (R ^ 4 - R_i ^ 4).
Hva er "Second Moment of Area"?
Det andre øyeblikket av områdetJeger en iboende egenskap av seksjonen og gjenspeiler det faktum at seksjonens masse kan fordeles asymmetrisk og påvirke hvordan belastninger håndteres.
Tenk på en solid ståldør av en gitt størrelse og masse og en av identisk størrelse og masse som har nesten all massen på ytterkanten mens den er veldig tynn i midten. Intuisjon og erfaring forteller deg sannsynligvis at sistnevnte dør ville svare mindre lett på et forsøk på å presse den Åpne nær hengslet enn døren med en jevn konstruksjon og derfor mer masse som ligger nærmere hengsel.
Seksjonsmodul av rør
Ligningen for seksjonsmodulen til et rør eller hulrør er gitt av
Z = \ bigg (\ frac {π} {4R} \ bigg) (R ^ 4 - R_i ^ 4).
Avledningen av denne ligningen er ikke viktig, men fordi tverrsnittene av rørene er sirkulære (eller behandles som sådan for beregningsformål hvis de er nær sirkulære), forventer du å se en π-konstant, fordi dette dukker opp når du beregner områder av sirkler.
Legg merke til detJeg = Zy, det andre øyeblikket av områdetJegfor et rør er
I = \ bigg (\ frac {π} {4} \ bigg) (R ^ 4 - R_i ^ 4).
Som betyr at i denne formen av seksjonsmodulligningen,y = R.
Seksjonsmodul av andre former
Du kan bli bedt om å finne snittmodulen til en trekant, rektangel eller annen geometrisk struktur. For eksempel har ligningen til et hul rektangulært snitt formen:
Z = \ frac {bh ^ 2} {6}
hvorber bredden på tverrsnittet ogher høyden.
Online seksjon modul kalkulator
Selv om det er lett å spore online modulmodulkalkulatorer for alle slags former, er det godt å ha et firma håndtere ligningene og hvorfor variablene er hva de er og hvorfor de vises der de gjør det i formler. En slik kalkulator er gitt i Ressursene.