ทำไมมันไม่ฉลาดในการเลือกลำแสงแนวนอนทรงกระบอก


10

ฉันได้ยินมาว่ามันไม่ฉลาดเลยที่จะเลือกลำแสงแนวนอน คำถามของฉันคือทำไม


2
สำหรับการใช้งานอะไร
feetwet

คุณเคยได้ยินเรื่องนี้เกี่ยวกับภาชนะบรรจุกลวงภาชนะบรรจุแข็งหรือทั้งสองอย่าง?
อากาศ

คำตอบ:


14

ความแข็งแรงของคานในแนวนอนจะถูกกำหนดขึ้นอยู่กับสถานที่ให้บริการที่เรียกว่าส่วนโมดูลัส รูปร่างที่มีวัสดุกระจายใกล้ด้านบนและด้านล่างมีโมดูลัสส่วนสูง นี่คือเหตุผลว่าทำไมคานทรงผมหรือสี่เหลี่ยมทรงสูงจึงเป็นตัวเลือกทั่วไป ในทางกลับกันทรงกลมมีวัสดุส่วนใหญ่กระจุกอยู่ตรงกลางของรูปร่างและมีขนาดเล็กมากที่ด้านบนและด้านล่างดังนั้นพวกเขาจึงไม่สร้างคานที่แข็งแรงมาก นั่นหมายถึงลำแสงกลมจะต้องใช้วัสดุมากขึ้นเพื่อให้ได้ความแข็งแรงเช่นเดียวกับคานทรงสูง

คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ได้โดยสัญชาตญาณถ้าคุณใช้ไม้บรรทัดหรือวัสดุบาง ๆ ที่มีประโยชน์แล้วลองงอ คุณจะสังเกตเห็นว่าในทิศทางที่ราบเรียบมันอ่อนแอมากและงอได้ง่าย ในทิศทางที่กว้างมันค่อนข้างแข็งแกร่ง แม้ว่าชิ้นส่วนของวัสดุจะมีขนาดเท่ากัน แต่การมีมากขึ้นที่ด้านบนและด้านล่างทำให้แข็งแรงขึ้น

เหตุผลนี้ไม่ยากเกินไปที่จะเข้าใจเมื่อลำแสงโค้งมันไม่สามารถอยู่ตรงได้อย่างสมบูรณ์ เพื่อให้เป็นรูปโค้งมันต้องเปลี่ยนรูปร่างเล็กน้อย ด้านบนของมันจะถูกบีบอัด (ดันเข้าด้านใน) และส่วนด้านล่างจะได้รับแรงดึง (แยกออกจากกัน) เมื่อคุณขยับเข้าใกล้ศูนย์กลางมากขึ้นแต่ละประเภทจะมีความเครียดน้อยลง ในความเป็นจริงเมื่อคุณไปถึงตรงกลางลำแสงจะไม่ถูกดึงออกจากกันหรือถูกผลักเข้าหากันมันถูกเรียกว่า 'แกนกลาง' ดังนั้นด้านบนและด้านล่างจะต้องมีความแข็งแกร่งในการต้านทานการบีบอัดและความตึงเครียด แต่ศูนย์กลางจะต้องมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทำให้ทุกอย่างติด

หากคุณต้องการใช้รูปทรงกระบอกสำหรับคานแนวนอน (อาจเป็นเพราะเหตุผลทางสายตาหรือความต้านทานลม) ท่อกลมจะมีประสิทธิภาพมากกว่าทรงกระบอกเพราะมีวัสดุน้อยกว่ารอบแกนกลาง มันยังคงมีประสิทธิภาพไม่เท่ากับหลอดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือรูปร่างโครงสร้างแบบดั้งเดิม


มันอาจจะชัดเจนและแม่นยำมากขึ้นเพื่อระบุว่าในทิศทางแบนไม้บรรทัดมีความแข็งน้อยลงและในทิศทางกว้างจะแข็งกว่า ความแข็งแรงจะไม่เปลี่ยนไปตามทิศทางและหากไม่ได้ตั้งใจไว้ความแข็งแรงไม่ได้มีบทบาทในการออกแบบคานยกเว้นการเลือกวัสดุ
wwarriner

1
ความแข็งเป็นคุณสมบัติที่ผู้ใช้สังเกต แต่ความแข็งแรงของลำแสงจะเปลี่ยนไปเมื่อคุณเปลี่ยนการวางแนวของโหลดที่ใช้ ความแข็งแรงของวัสดุจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ความแข็งแรงของลำแสงจะทำ เนื่องจากโมดูลัสของส่วนเป็นโมเมนต์ของความเฉื่อย (ซึ่งควบคุมความแข็ง) หารด้วยระยะทางของเส้นใยที่สูงความแข็งแรงและความแข็งจะสัมพันธ์กับวัสดุที่กำหนดและเพื่อความเข้าใจในคุณสมบัติของส่วนเราจึงไม่จำเป็นต้องแยกแยะ
Ethan48

12

ลำแสงทรงกระบอกอาจไม่ใช่ลำแสงที่ดีที่สุดสำหรับสถานการณ์ที่กำหนด นี่ไม่ได้หมายความว่าไม่มีสถานการณ์เฉพาะที่ลำแสงรูปทรงกระบอกจะมีประโยชน์

ข้อดี

  • สามารถต้านทานโหลดเดียวกันในทิศทางใดก็ได้หรือการรวมกันของทิศทาง มันมีความแข็งแรงในแนวนอนเท่ากับแนวตั้ง
  • ไม่ต้องกังวลหรือตรวจสอบสถานะขีด จำกัด Lateral Torsional Buckling (LTB)
  • ทำงานได้ดีเช่นเดียวกับคานเสา (ช่วงเวลาและแรงตามแนวแกนเข้าด้วยกัน)
  • รูปร่างวงกลมอาจมีพื้นที่ผิวน้อยกว่ารูปร่างอื่น ๆ เมื่อพิจารณาสิ่งต่าง ๆ เช่นพื้นที่ทาสีหรือการสะสมน้ำแข็ง

จุดด้อย

  • ไม่ได้มีประสิทธิภาพ (น้ำหนักของวัสดุต่อความแข็งแรง) เช่นเดียวกับ I-shape สำหรับการโหลดในทิศทางเดียวเท่านั้น
  • ส่วนอาจยากต่อการค้นหาหรือมีราคาแพงกว่ารูปร่างทั่วไป
  • การเชื่อมต่อที่ส่วนท้ายและกับสมาชิกคนอื่น ๆ ที่เข้ามาจากด้านข้างนั้นมีความซับซ้อนมากขึ้น
  • Stiffeners ภายใต้พื้นที่ของการโหลดความเข้มข้นยากที่จะออกแบบและผลิต

หากไม่มีรายการใดในรายการ "ข้อดี" ที่มีค่ามากกว่า "จุดด้อย" อย่างมากลำแสงทรงกระบอกอาจไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุด


1

การใช้ลำแสงทรงกระบอกแนวนอนนั้นไม่ฉลาดในการเพิ่มน้ำหนักที่ไม่เพิ่มความแข็งแรงดังนั้นคุณต้องจ่ายวัสดุที่ไม่จำเป็นซึ่งไม่ฉลาดซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ฉลาด โหลดด้านข้างที่ผิดปกติอย่างมากอาจใช้ประโยชน์จากลำแสงทรงกระบอกเป็นทางเลือก แต่แรงเหล่านั้นมักจะถูกส่งไปกับส่วนประกอบการออกแบบอื่น


คุณไม่สามารถจารึกกระบอกภายในปริซึมแทนการ จำกัด มันได้หรือไม่? ด้วยวิธีนี้คุณจะใช้วัสดุน้อยลง
HDE 226868

@ HDE226868 ฉันไม่เข้าใจคำถามของคุณที่นี่ แต่ถ้าคุณยังสงสัยคุณสามารถโพสต์เป็นคำถามของตัวเองด้วยภาพร่าง
Ethan48

@ Ethan48 คำตอบนี้ดูเหมือนว่าสมมติว่าหน้าตัดของทรงกระบอกมีขนาดใหญ่กว่าหน้าตัดของทรงสี่เหลี่ยม นี่คือการหลีกเลี่ยงการตัดขวาง ฉันขอแนะนำให้จารึกมันแทนซึ่งจริง ๆ แล้วจะมีน้ำหนักน้อยลง ฉันตีความมันผิดหรือเปล่า?
HDE 226868

2
ฉันคิดว่าสิ่งที่พวกเขาหมายถึง (แต่ไม่ได้ระบุอย่างชัดเจน) คือความต้องการความแรงของลำแสงที่กำหนดลำแสงรูปทรงกระบอกจะมีน้ำหนักมากกว่า แน่นอนคุณสามารถทำให้ลำแสงกลมเล็กกว่าส่วนอื่น ๆ ได้ แต่จะอ่อนแอกว่ารูปร่างหน้าตัดที่มีพื้นที่เท่ากัน
Ethan48
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.