Sektionsmodulär en geometrisk (det vill säga formrelaterad) egenskap hos en balk som används inom konstruktionsteknik. BetecknadZ, det är ett direkt mått på strålens styrka. Denna typ av sektionsmodul är en av två inom teknik och kallas specifiktelastisksektionsmodul. Den andra typen av elastisk modul ärplastsektionsmodul.
Rör och andra former av slangar är lika viktiga som fristående balkar i byggvärlden och deras unika geometri innebär att beräkningen av sektionsmodulen för denna typ av material skiljer sig från den för andra typer. För att bestämma sektionsmodulen krävs att man känner till olika inneboende eller inbyggda och oföränderliga egenskaper hos det aktuella materialet.
Grunden för sektionsmodulen
Olika balkar gjorda av olika kombinationer av material kan ha stora variationer i fördelningen av de mindre enskilda fibrerna i den delen av balk, rör eller annat strukturellt element under hänsyn. De "extrema fibrerna", eller de vid ändarna av sektionerna, tvingas bära en större bråkdel av vilken belastning sektionen utsätts för.
Fastställande av sektionsmodulenZkräver att ta reda på avståndetyfråncentroidi avsnittet, även kallatneutral axel, till de extrema fibrerna.
Avsnittsmodulusekvationen
Sektionsmodulekvationen för ett elastiskt objekt ges avZ = Jag / y, varyär det avstånd som beskrivs ovan ochJagärandra ögonblick av områdeti avsnittet. (Denna parameter kallas iblandtröghetsmoment, men eftersom det finns andra tillämpningar av denna term inom fysik är det bäst att använda "andra ögonblick av området.")
Eftersom olika strålar har olika former antar de specifika ekvationerna för olika sektioner olika former. Till exempel är det för ett ihåligt rör, såsom ett rör
Z = \ bigg (\ frac {π} {4R} \ bigg) (R ^ 4 - R_i ^ 4).
Vad är "Second Moment of Area"?
Det andra ögonblicket av områdetJagär en inneboende egenskap hos sektionen och återspeglar det faktum att sektionens massa kan fördelas asymmetriskt och påverka hur belastningar hanteras.
Tänk på en massiv ståldörr av en viss storlek och massa och en av samma storlek och massa som har nästan hela massan på ytterkanten samtidigt som den är mycket tunn i mitten. Intuition och erfarenhet berättar förmodligen att den senare dörren skulle svara mindre lätt på ett försök att trycka på den öppet nära gångjärnet än dörren med en enhetlig konstruktion och därmed mer massa ligger närmare gångjärn.
Avsnittsmodul av rör
Ekvationen för sektionsmodulen för ett rör eller ihåligt rör ges av
Z = \ bigg (\ frac {π} {4R} \ bigg) (R ^ 4 - R_i ^ 4).
Avledningen av denna ekvation är inte viktig, utan för att rörens tvärsnitt är cirkulära (eller behandlas som sådana för beräkningsändamål om de är nära cirkulära), förväntar du dig att se en π-konstant, eftersom detta dyker upp när du beräknar områden av cirklar.
Noterar attJag = Zy, det andra ögonblicket av områdetJagför ett rör är
I = \ bigg (\ frac {π} {4} \ bigg) (R ^ 4 - R_i ^ 4).
Vilket innebär att i denna form av sektionsmodulekvationen,y = R.
Avsnittsmodul för andra former
Du kan bli ombedd att hitta snittmodulen för en triangel, rektangel eller annan geometrisk struktur. Till exempel har ekvationen för en ihålig rektangulär sektion formen:
Z = \ frac {bh ^ 2} {6}
varbär bredden på tvärsnittet ochhär höjden.
Online sektionsmodulkalkylator
Även om det är enkelt att spåra online-modulmodulräknare för alla möjliga former, är det bra att ha ett företag hantera ekvationerna och varför variablerna är vad de är och varför de visas där de gör i formler. En sådan räknare finns i resurserna.