什么是光束弯曲?

在土木工程中,梁弯曲是指物理设计中某些结构元素的行为。 如果元素是实心且均质的,并且其长度是其高度或宽度的许多倍,则可以将其视为梁。 梁的主要功能是抵抗弯曲。 这与主要抵抗拉伸,压缩或剪切应力的结构元件形成对比。 弯曲梁的结构特性取决于其尺寸,材料和横截面形状。

梁弯曲的一个简单示例是上面装有汽车的桥梁。 桥梁通常在其顶部具有混凝土路,但是混凝土通常仅具有较强的抗压能力。 但是,在没有地面支撑的中间,长桥容易下垂。 这种下垂将呈圆弧形,并且由于梁弯曲中内部应力的分布方式而发生。 为了抵抗这种弯曲,通常会在路面下放置一个较强的金属梁。

梁弯曲中最重要的方程是Euler-Bernoulli梁方程。 该方程将梁的挠度与施加的力,截面特性和梁的材料特性相关联。 可以通过减小施加的净力,重新成形梁的横截面并使用更坚固的材料来减少梁弯曲中的挠曲量。

在施加有向下力的水平梁中,梁的上部实际上将受到压缩,而下部将受到拉力。 实际上,越向下的材料,它将经受的张力越大。 事实证明,对于给定的总材料量,增强横截面的底部和顶部区域是使梁更坚固的最佳方法。 因此,工程师设计的梁的材料集中于横截面的底部和顶部。

这是工字梁或横截面类似于字母“ I”的梁的设计原理。 生产和运输具有大量质量的梁非常昂贵,因此重要的是最大程度地减少使用的材料量。 在工字梁的横截面中,只有足够的材料处于中间高度才能将光束保持为一体。 其余材料集中在横截面的底部和顶部,使光束具有很高的抗弯曲性。 梁的抗弯能力称为刚度。

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