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面积惯性矩


面积惯性矩是一种二维平面形状的特性,它表征了其在荷载作用下的挠度。它也称为面积的二阶矩或二阶矩惯性矩。面积惯性矩的长度为四分之一电源。不幸的是,在工程环境中,面积惯性矩通常是简单地称为“惯性矩”,即使它是相等的和往常一样转动惯量(具有尺寸质量乘以长度的平方,表示所经历的角加速度受到扭矩时由固体产生)。

关于的面积的二阶矩x个-轴由定义

 I_x=I_(xx)=整数^2dxdy,
(1)

而更一般地说,面积的“乘积”矩由以下公式定义

 I_(xy)=整数倍。
(2)

这里使用了正号约定(例如,Pilkey 2002,第15页)。

更一般地说,惯性张量的面积矩J_(ij)由提供

J_(ij)=int(r^2delta_(ij)-x_ix_j)dxdy
(3)
J型=整数[y^2-xy;-xy x^2]dxdy
(4)

通过类推转动惯量张量,它具有消极的瞬间惯性的张量,不是用薄层.

对于具有规定边界的均匀密度闭合薄板(x(t),y(t))对于t在[t0,t1]中曲线穿过时左边的叶片,格林定理可用于计算组件面积惯性矩张量

I _(xx)=-1/3英寸_(t_0)^(t_1)y^3x^'dt
(5)
I_(xy)=-1/2英寸_(t_0)^(t_1)y^2xx^'dt
(6)
I_(年)=1/3英寸_(t_0)^(t_1)x^3y^’dt。
(7)

下表总结了一些常见形状的一些面积惯性矩。

形状J型
环形空间质心[1/4(a^4-b^4)pi 0;0 1/4(a^4-b^4,pi]
磁盘质心[1/4pia^4 0;0 1/4pia^4]
椭圆质心[1/4pia^30;0 1/4pia^3b]
半圆盘沿下边界[1/8pia^4 0;0 1/8pia^4]
六角形直径[5/(16)平方码(3)a^40;05/(16)sqrt(3)a ^4]
五角形通过中心和顶点[1/(96)平方米(265+118平方米(5))a^4 0;0 1/(96)面积(265+1 18平方米,5)a^4]
四分之一直径笛卡尔轴[1/(16)pia^4-1/8a^4;-1/8a^4 1/(16)sia^4]
矩形质心沿笛卡尔轴[1/(12)ab^30;0 1/(12)a^3b]
广场沿笛卡尔轴的质心[1/(12)a^4 0;0 1/(12)a ^4]

沿半径(inradius)和一个外半径有规律的多边形具有n个侧面(用于n> =3)由提供

I _ r=1/(24)A_n(6r_n^2-A^2)
(8)
=(a^4)/(192)n[cos((2pi)/n)+2]cos(pi/n)csc^2
(9)
(_R)=1/(48)A_n(12R_n^2+A^2)
(10)
=(a^4)/(192)ncoct(π/n)[3cos^2(pi/n)+1]
(11)

(Roark 1954年,第70页)。


另请参见

几何质心,惯性矩,回转半径,扭转刚性

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工具书类

Drang博士。“格林定理和截面性质”,2018年1月17日。https://leancrew.com/all-this/2018/01/greens-theorem-and-section-properties网站/.皮尔基,W.D.公司。分析以及弹性梁的设计。纽约:Wiley,2002年。罗克·J·罗克。公式应力和应变,第三版。纽约:McGraw-Hill,1954年。

引用关于Wolfram | Alpha

面积惯性矩

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“面积惯性矩。”发件人数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/AreaMomentofInertia.html

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