a estrutura reforçada de um corpo de aeronave e navio de mar são algumas das poucas atividades críticas relacionadas com CAD que empregam o conceito do primeiro momento da área.profissões como engenheiros civis, mecânicos, nucleares, aeroespaciais e aeronáuticos, dependem fortemente do conceito do primeiro momento da área a desempenhar uma parte da sua função muito exclusiva.
no entanto, um aviso justo aos leitores com pouca experiência científica. O conceito do primeiro momento da área é altamente científico e contém termos e métodos que podem não ser familiares. Mas faremos o nosso melhor para torná-los mais fáceis de entender.
E para os nossos leitores com uma compreensão das ciências, a maioria dos nossos conteúdos foram diluídos para torná-los mais fáceis de seguir.por último, mas não menos importante, o âmbito da nossa discussão foi limitado aos periféricos e faríamos o nosso melhor para lhe proporcionar plataformas adequadas para ler e descobrir mais.
A Primer into Moments of Area
The concept of Moments of Area has its roots deep in Solid mechanics, which in turn is a branch of Continuum mechanics. A mecânica do Continuum olha para o comportamento dos materiais sólidos e físicos e sua atitude resultante quando atuada sobre as forças, mudanças de fase, e mudanças de temperatura, e outros elementos relacionados à física. além disso, o comportamento destes materiais físicos inclui movimento, deformação e outras atividades físicas que os materiais sofreriam. Para esclarecimento, esses materiais incluem aço, madeira, têxteis, plásticos, Concreto, ligas, outros materiais geológicos e biológicos, etc.
O Build-Up para Momentos de Área
Para compreender um objeto Momento de área, você precisa primeiro entender os termos que a compõem, que são “Momentos” e “Área”.em primeiro lugar, a área é o valor total das dimensões de uma superfície plana, que inclui triângulos, quadrados e círculos, e também formas sólidas como esferas, cubos, cilindros, etc. A área da forma é apenas uma maneira de entender as dimensões da forma, a outra é o Volume.também, o momento de um material é a medida da tendência de um material rodar sobre um ponto ou ao longo de um eixo, como resultado da força que atua em uma parte do material.matematicamente, o momento é o produto da força e da distância perpendicular. A idéia do momento é comumente usada em dobradiças de portas, escadas dobráveis, etc.
A ideia combina estes dois conceitos, substituindo a vaga material, que não é definido em termos de área, com um específico que tem uma área exata e a força responsável pela rotação do material, é nas bordas dos materiais.
Definição do Primeiro Momento da Área
O Momento da Área de física de materiais é sub-dividido em duas categorias que são o primeiro momento de área e o Segundo momento de área que, normalmente, é considerado como o momento de inércia.além disso, o primeiro momento da área é a soma da distribuição ponderada do material envolvido. Ele sonda o objeto testado para derivar o centroide, o estresse cisalhador, e o primeiro momento da área.
os pesos são atribuídos sobre um ponto arbitrariamente definido, que derivamos dividindo a soma das áreas e a média das dimensões, que consideramos como o centroide.
o primeiro momento da área assume que se todas as massas, forças e outras quantidades físicas que reagem estiverem atuando sobre o centroide, seu valor total seria zero.mais uma vez, o primeiro momento da área é por vezes chamado de momento estático da área ou estático. por outro lado, o segundo momento da área é uma propriedade geométrica de uma área que revela como os pontos de um determinado material são distribuídos sobre um eixo arbitrário.
em melhores termos, ele mostra o esforço necessário para dobrar ou rodar uma seção de um determinado eixo, e o valor deste esforço mínimo é dado em Mol.o segundo momento da área é um fenômeno baseado na física que encontra aplicação prática na engenharia estrutural e mecânica, bem como em outros ramos da engenharia.
Curiosamente, o segundo momento de área também é considerado como a área de momento de inércia ou de inércia de área plana e também é muito conhecido e importante conceito nos projetos de aeronaves e arquitetura naval, que por sua vez, avaliar a co-relação entre a força e o centro de gravidade agindo sobre o navio, que é fornecido pelo primeiro momento da área.
além disso, o segundo momento da área fornece a base para o cálculo de outros conceitos como o raio de rotação, o momento polar de inércia, e o momento de inércia da área para várias formas.
Semelhanças e Diferenças entre o Primeiro e O Segundo Momentos da Área
Cálculos
A grande diferença entre o primeiro momento de área e o segundo momento de área ou o momento de inércia é que, para o primeiro momento de área, o processo de cálculo de uma viga de seção é dividida em quatro partes que se relacionam com o eixo.
para derivar o centroide de uma seção de feixe ou qualquer outro material, você precisa primeiro calcular o primeiro momento da área, o que também é importante para derivar a tensão de cisalhamento da seção de feixe.por outro lado, nós também precisaremos derivar o centroide da seção do feixe para derivar o momento de inércia do feixe, mas ele só divide os materiais do feixe em 3 seções.
usa
o primeiro momento de área é usado em aplicações de engenharia para derivar as tensões centroid e cisalhamento da área transversal de um objeto.
Enquanto o segundo momento de área é a base para derivar o raio de rotação e momento de inércia de formas regulares e irregulares, bem como outras quantidades, ele pode determinar.
momento
o momento do objeto é a base para o primeiro e segundo momentos da área, correlaciona e integra a potência no ponto, eixo ou distância particular, em relação a algumas quantidades.
no entanto, é diferente para ambos os momentos da área, como o primeiro momento da área usa a primeira potência de distância e o segundo momento da área usa a segunda potência de distância.
relação entre Centroid e o primeiro momento da área
Antes de continuarmos com este artigo, vamos aproveitar o tempo para explicar um dos Termos que você vai continuar a ver ao longo deste trabalho e até mesmo na sua carreira física, design e engenharia, o Centroid.
o centroide é o centro geométrico de uma figura plana ou a posição média aritmética de um objeto. A teoria é que o centroide proveria o equilíbrio perfeito para um objeto na ponta de um pino.
o centroide é considerado como o baricentro na astronomia e astrofísica, é considerado como o centro da massa entre dois ou mais corpos que orbitam um ao outro no espaço.
O centroide é tipicamente usado para substituir termos mais antigos como o centro de gravidade e o centro de massa de um objeto.
Diagrama mostrando o centroide
O diagrama abaixo mostra a área da secção transversal da i-ésima e todos os parâmetros foram feitos em termos da i-ésima secção.
Formulas for the Centroid of a shape.
The Centroid for composite cross-sections.
Onde
Xc e Yc,i – são as coordenadas retangulares do centróide da localização na i-ésima seção.esta é a área da secção “I”.
O Primeiro Momento de Área em Fórmulas
Como mencionado anteriormente, o primeiro momento de área é uma ferramenta muito útil em cálculos aritméticos de muitas quantidades físicas e vê a aplicação em ambos avião formas, formas sólidas, e composto de formas, que é uma combinação dos dois.além disso, o primeiro momento da área tem uma unidade SI de um pé cúbico (ft3) ou inch3 na América e metros (m3) em outras partes do mundo que usa os sistemas da unidade imperial.teoricamente, dada uma área, “A”, de qualquer forma particular, que é por sua vez dividida em vários números de áreas elementares consideradas” dAi “denotadas como”n”. Usaríamos xi e yi para representar a distância ou coordenada entre a área elementar dada a partir do eixo x-Y.
Diagrama
o diagrama jth abaixo elabora sobre os elementos do primeiro momento do conceito de área para o objeto abaixo.
O Conceito Pode Ser Representado Matematicamente da Seguinte forma
a representação Matemática do primeiro momento da área
Enquanto o y-o eixo é representado como
Daí é calculado utilizando-se a fórmula abaixo
O primeiro momento de área, para composição áreas
neste caso, as letras representam os seguintes;
Qj,x – É o momento estático da área “j” sobre o total do corpo neutro do eixo-x.
dA-a área elementar da área completa “j”.y-a distância perpendicular do eixo neutro x ao centro do elemento dA.
relação entre o esforço transverso numa estrutura Semi-Monocoque e o primeiro momento da área.
Primarily, semi-monocoque is mostly utilized in the design and construction of modern, high-performance aircraft. O design é geralmente feito com software de design como o SolidFace.
além disso, semi-monocoque é um design de fuselagem com uma fuselagem semi-única em que a pele exterior é pré-pressionada para suportar a multiplicidade de tensões externas e internas impostas.
Mais uma adição, semi-monocoque são os quadros reforçados, formadores e longerons que são combinados com a pele exterior da estrutura da aeronave, que por si só não pode manter essas tensões e funções como um mecanismo de suporte.a fuselagem semi-monocoque é projetada por software CAD e é popular no design de grandes aeronaves de carga, aviões comerciais e aviões militares.o primeiro momento da área na estrutura Semi-Monocoque é usado nos parâmetros de design das estruturas semi-monocoque e baseia-se na fórmula abaixo. A equação fornece o fluxo de cisalhamento que por sua vez é a base para derivar a tensão de cisalhamento no semi-monocoque.
the Formula for Semi-Monocoque Structure
q – this is the shear flow through a particular web section of the cross-section.
Vy-esta é a força de cisalhamento perpendicular ao eixo neutro x, através de toda a secção transversal.
Sx – este é o primeiro momento de área em torno do eixo neutro x para uma seção web particular da seção transversal.
Ix-este é o segundo momento de área em torno do eixo neutro x para toda a tensão de corte transversal pode agora ser calculado usando a seguinte equação.a tensão de cisalhamento é um tipo único de tensão que tende a causar uma deformação de um material por deslizamento ao longo de um plano paralelo à tensão imposta. O estresse de cisalhamento pode ocorrer em sólidos, ou também em líquidos, onde está relacionado à viscosidade do fluido.
“Shear Stress” Fórmula
T – este o shear stress através de uma determinada seção da seção transversal
q – este o cisalhamento do fluxo através de uma determinada seção da seção transversal
t – esta é a espessura de uma determinada seção da seção transversal no ponto que está sendo medido.
aplicações do primeiro momento da área
matematicamente
é usado para calcular o centro de gravidade ou centroide de uma forma regular, irregular, plano e até mesmo sólida.além disso, o primeiro momento da área vê aplicação na derivação do esforço transverso em materiais.
vida real
os elementos matemáticos derivados do primeiro momento da área formam as bases para o cálculo das secções “I”, “T”, “L”, canal e circular oca. Que também é usado para projetar vários tipos de obras de engenharia, desde edifícios estruturais, construção naval, construção de aeronaves, etc.
Você pode encontrar mais sobre isso e mais neste blog de engenharia mecânica.o primeiro momento da área é uma das quantidades fundamentais da física, coberta em cursos de engenharia como a força dos materiais, que, como todos sabemos, tem um impacto de longo alcance em todos os aspectos construtivos da engenharia.
A ideia do primeiro momento da Área forma o conceito básico por trás da ideia do mecanismo de suporte usado para suportar outros elementos de uma estrutura de engenharia. Você pode obter mais informações sobre os momentos da área mechanicalc-blog e em Quora.
no entanto, embora a maioria destes cálculos feitos no momento das áreas são agora automatizados por vários softwares, ainda é suficiente saber sobre suas origens.