เครื่องคำนวณการโก่งของคาน
คำนวณการโก่งและแรงสำหรับคานที่รองรับแบบง่ายภายใต้แรงจุด
Additional Information and Definitions
ความยาวของคาน
ความยาวรวมของคานระหว่างจุดรองรับ
แรงจุด
แรงที่กระจายไปยังคาน
ตำแหน่งของแรง
ระยะห่างจากจุดรองรับซ้ายไปยังจุดที่แรงถูกกระทำ
โมดูลัสของยoung
โมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุคาน (200 GPa สำหรับเหล็ก, 70 GPa สำหรับอลูมิเนียม)
ความกว้างของคาน
ความกว้าง (b) ของหน้าตัดคานรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
ความสูงของคาน
ความสูง (h) ของหน้าตัดคานรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
การวิเคราะห์คานโครงสร้าง
วิเคราะห์พฤติกรรมของคานด้วยการคำนวณที่แม่นยำสำหรับการโก่ง การตอบสนอง และโมเมนต์การโก่ง
Loading
ความเข้าใจเกี่ยวกับการโก่งของคาน
แนวคิดหลักในด้านการวิเคราะห์คานโครงสร้าง
การโก่ง:
การเคลื่อนที่ของคานจากตำแหน่งเดิมเมื่อถูกโหลด วัดในแนวตั้งฉากกับแกนของคาน
โมดูลัสของยoung:
การวัดความแข็งของวัสดุ แสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดและการเปลี่ยนรูปในกระบวนการยืดหยุ่น
โมเมนต์การโก่ง:
โมเมนต์ภายในที่ต่อต้านการโก่งของคาน คำนวณจากแรงภายนอกและระยะทางของพวกมัน
โมเมนต์ของความเฉื่อย:
คุณสมบัติทางเรขาคณิตของหน้าตัดคานที่บ่งบอกถึงความต้านทานต่อการโก่ง
สิ่งที่วิศวกรไม่บอกคุณ: ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับการออกแบบคาน 5 ข้อที่จะทำให้คุณตกใจ
คานโครงสร้างมีความสำคัญต่อการก่อสร้างมานานหลายพันปี แต่คุณสมบัติที่น่าสนใจของพวกมันยังคงทำให้วิศวกรที่มีประสบการณ์ประหลาดใจ
1.ปัญญาโบราณ
ชาวโรมันค้นพบว่าการเพิ่มช่องว่างภายในคานสามารถรักษาความแข็งแรงในขณะที่ลดน้ำหนัก - หลักการที่พวกเขาใช้ในโดมของพานธีออน ข้อมูลเชิงลึกโบราณนี้ยังคงถูกนำมาใช้ในรูปแบบ I-beam สมัยใหม่
2.การเชื่อมโยงกับอัตราส่วนทองคำ
การวิจัยแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างของคานสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีประสิทธิภาพที่สุดใกล้เคียงกับอัตราส่วนทองคำ (1.618:1) ซึ่งเป็นแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่พบได้ทั่วธรรมชาติและสถาปัตยกรรม
3.ความมหัศจรรย์ในระดับจุล
คานไฟเบอร์คาร์บอนสมัยใหม่สามารถแข็งแรงกว่าผลิตภัณฑ์เหล็กในขณะที่มีน้ำหนักเบากว่า 75% ขอบคุณโครงสร้างจุลภาคที่เลียนแบบการจัดเรียงของอะตอมในผลึกเพชร
4.วิศวกรแห่งธรรมชาติ
กระดูกนกพัฒนาขึ้นมาเป็นโครงสร้างคานที่เป็นโพรงซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนัก การออกแบบทางชีวภาพนี้ได้สร้างแรงบันดาลใจให้กับนวัตกรรมทางวิศวกรรมอวกาศมากมาย
5.ความลับของอุณหภูมิ
หอไอเฟลสูงขึ้นถึง 6 นิ้วในฤดูร้อนเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนของคานเหล็ก - ปรากฏการณ์ที่ถูกคำนึงถึงในออกแบบที่ปฏิวัติของมัน