cadrul armat al unui corp de aeronavă și al unei nave maritime sunt câteva dintre puținele activități critice legate de CAD care folosesc conceptul primului moment al zonei.

profesii precum inginerii civili, mecanici, nucleari, aerospațiali și aeronautici, toate depind în mare măsură de conceptul primului moment al zonei pentru a-și îndeplini o parte din funcția lor foarte exclusivă.

cu toate acestea, un avertisment corect pentru cititorii cu puțină experiență în știință. Conceptul primului moment al zonei este extrem de științific și conține termeni și metode care pot fi necunoscute. Dar vom face tot posibilul pentru a le face mai ușor de înțeles.și pentru cititorii noștri cu o înțelegere a științelor, cea mai mare parte a conținutului nostru au fost diluate pentru a le face mai ușor de urmărit.nu în ultimul rând, scopul discuției noastre a fost limitat la periferice și am face tot posibilul pentru a vă oferi platforme adecvate pentru a citi și a descoperi mai multe.

un Primer în momente de zonă

conceptul de momente de zonă își are rădăcinile adânc în mecanica solidă, care la rândul său este o ramură a mecanicii continuumului. Mecanica continuă analizează comportamentul materialelor solide și fizice și atitudinea lor rezultată atunci când acționează asupra forțelor, schimbărilor de fază și schimbărilor de temperatură și a altor elemente legate de fizică. în plus, comportamentul acestor materiale fizice include mișcarea, deformarea și alte activități fizice pe care materialele le-ar suferi. Pentru clarificare, aceste materiale includ oțel, lemn, textile, materiale plastice, beton, aliaje, alte materiale geologice și biologice etc.

acumularea de momente de zonă

pentru a înțelege momentul de zonă al unui obiect, trebuie să înțelegeți mai întâi termenii care le compun, care sunt „momente” și „zonă”.

În primul rând, Aria este valoarea totală a dimensiunilor unei suprafețe plane, care include triunghiuri, pătrate și cercuri, precum și forme solide precum sfere, cuburi, cilindri etc. Zona formei este doar o modalitate de a înțelege dimensiunile formei, cealaltă este volumul.

De asemenea, momentul unui material este măsura tendinței unui material de a se roti în jurul unui punct sau de-a lungul unei axe, ca urmare a forței care acționează asupra unei părți a materialului.matematic, momentul este produsul forței și distanței perpendiculare. Ideea momentului este frecvent utilizată în balamalele ușilor, scările pliabile etc.

ideea combină aceste două concepte, înlocuind Materialul vag, care nu este definit în termeni de arie, cu unul specific care are o arie exactă și forța responsabilă de rotația materialului, se află la marginile materialelor.

definiția primului Moment al zonei

momentul zonei materialelor fizice este subdivizat în două categorii care sunt primul moment al zonei și al doilea moment al zonei care, de obicei, este considerat momentul inerției.

Mai Mult, primul moment al zonei este suma distribuției ponderate a materialului implicat. Se sondează în obiectul testat pentru a obține centroidul, stresul de forfecare și primul moment al zonei.

greutățile sunt atribuite în jurul unui punct definit arbitrar, pe care îl derivăm împărțind suma ariilor și media dimensiunilor, pe care le considerăm centroide.

primul moment al zonei presupune că dacă toate masele, forțele și alte cantități fizice care reacționează acționează asupra centroidului, valoarea lor totală ar fi zero.

Din nou, primul moment al zonei este uneori numit momentul static al zonei sau static.

al doilea Moment al zonei

Pe de altă parte, al doilea moment al zonei este o proprietate geometrică a unei zone care dezvăluie modul în care punctele unui anumit material sunt distribuite pe o axă arbitrară.

în termeni mai buni, arată efortul necesar pentru a îndoi sau roti o secțiune a unei axe date, iar valoarea acestui efort minim este dată în Mol.

al doilea moment al zonei este un fenomen bazat pe fizică care găsește aplicații practice în ingineria structurală și mecanică, precum și în alte ramuri ale ingineriei.

interesant, al doilea moment al zonei este, de asemenea, considerat ca fiind momentul de inerție sau inerția zonei plane și este, de asemenea, un concept foarte cunoscut și important în proiectarea arhitecturii aeronavelor și navale, care la rândul său evaluează co-relația dintre forțele și Centrul de greutate care acționează asupra navei, care este asigurată de primul moment al zonei.

Mai Mult, al doilea moment al zonei oferă baza pentru calcularea altor concepte precum raza girației, momentul polar de inerție și momentul zonei de inerție pentru diferite forme.

asemănări și diferențe între primul și al doilea moment al ariei

calcule

diferența majoră dintre primul moment al ariei și al doilea moment al ariei sau momentului de inerție este că, pentru primul moment al ariei, procesul de calcul pentru o secțiune a fasciculului este împărțit în patru părți care se referă la axă.

pentru a obține centroidul unei secțiuni de fascicul sau orice alt material, va trebui să calculați mai întâi primul moment al zonei, ceea ce este important și în derivarea tensiunii de forfecare a secțiunii fasciculului.

Pe de altă parte, va trebui, de asemenea, să derivăm centroidul secțiunii fasciculului pentru a obține momentul de inerție al fasciculului, dar acesta împarte materialele fasciculului doar în 3 secțiuni.

utilizări

primul moment al zonei este utilizat în aplicații inginerești pentru a obține tensiunile centroide și de forfecare ale ariei secțiunii transversale a unui obiect.în timp ce al doilea moment al zonei este baza pentru a obține raza de girație și momentul de inerție pentru forme regulate și neregulate, precum și alte cantități pe care le poate determina.

Moment

momentul obiectului este baza atât pentru primul, cât și pentru al doilea moment al zonei, corelează și integrează puterea în punctul, axa sau distanța particulară, cu privire la unele cantități.

cu toate acestea, este diferit pentru ambele momente ale zonei, deoarece primul moment al zonei folosește prima putere a distanței, iar al doilea moment al zonei folosește a doua putere a distanței.

relația dintre Centroid și primul Moment al zonei

înainte de a continua cu acest articol, să ne facem timp pentru a explica unul dintre termenii pe care îi veți vedea în continuare pe parcursul acestei lucrări și chiar în cariera dvs. de fizică, design și inginerie, Centroid.

centroidul este centrul geometric al unei figuri plane sau poziția medie aritmetică a unui obiect. Teoria este că centroidul ar oferi echilibrul perfect pentru un obiect de pe vârful unui știft.

centroidul este considerat baricentrul în astronomie și astrofizică, este considerat centrul masei dintre două sau mai multe corpuri care se orbitează reciproc în spațiu.

centroidul este de obicei folosit pentru a înlocui termeni mai vechi, cum ar fi Centrul de greutate și Centrul de masă al unui obiect.

diagrama care arată Centroid

diagrama de mai jos arată aria secțiunii transversale a secțiunii I și toți parametrii au fost făcuți în ceea ce privește secțiunea I.

Formulas for the Centroid of a shape.

The Centroid for composite cross-sections.

unde

Xc,I și Yc,i-sunt coordonatele dreptunghiulare ale locației centroidului în secțiunea a i-a.

Ai – aceasta este zona secțiunii „I”.

primul Moment al zonei în formule

după cum sa menționat anterior, primul moment al zonei este un instrument foarte util în calculele aritmetice ale multor cantități de fizică și vede aplicarea în ambele forme plane, forme solide și forme compuse, care este o combinație a celor două.în plus, primul moment al zonei are o unitate SI de picior cubic (ft3) sau inch3 în America și metri (m3) în alte părți ale lumii care utilizează sistemele de unități imperiale.

Teoretic, având în vedere o zonă, „A”, de orice formă particulară, care este la rândul său împărțită în mai multe numere de zone elementare considerate „dAi” notate ca „n”. Am folosi xi și yi pentru a reprezenta distanța sau coordonata dintre zona elementară dată de axa x-Y.

diagrama

diagrama jth de mai jos elaborează elementele conceptului primului moment al zonei pentru obiectul de mai jos.

conceptul poate fi reprezentat matematic în următoarele moduri

reprezentarea matematică a primului moment al zonei

în timp ce pentru axa Y este notat ca

prin urmare, este calculat folosind formula de mai jos

primul moment al zonei pentru zonele compozite

în acest caz, literele reprezintă următoarele;

QJ,X – este momentul static al zonei „j” peste axa x neutră a corpului total.

dA – zona elementară din zona completă”j”.

y – distanța perpendiculară de la axa neutră x la centroidul elementului dA.

relația dintre stresul de forfecare într-o structură Semi-monococă și primul Moment al zonei.

în primul rând, semi-monococa este cea mai mare parte utilizate în proiectarea și construcția de aeronave moderne, de înaltă performanță. Proiectarea se face de obicei cu software de proiectare precum SolidFace.

Mai mult, semi-monococa este un design de fuselaj semi-unic în care pielea exterioară este precomprimată pentru a susține multitudinea de solicitări externe și interne impuse.

încă o adăugare, semi-monococa este cadrele întărite, formatorii și longeronii care sunt combinați cu pielea exterioară a structurii aeronavei, care pe cont propriu nu poate menține aceste solicitări și funcționează ca un mecanism de sprijin.

utilizări ale Semi-monococ

fuselajul semi-monococ este proiectat de software CAD și este popular în proiectarea aeronavelor de marfă mari, a avioanelor comerciale și a avioanelor militare.

primul moment al zonei în structura Semi-monococă

atât primul, cât și al doilea moment al zonei sunt utilizate în parametrii de proiectare ai structurilor semi-monococe și se bazează pe formula de mai jos. Ecuația prevede fluxul de forfecare, care la rândul său este baza pentru derivarea stresului de forfecare pe semi-monococ.

Formula pentru structura Semi-monococă

q – acesta este fluxul de forfecare printr-o anumită secțiune web a secțiunii transversale.

Vy – aceasta este forța de forfecare perpendiculară pe axa neutră x, prin întreaga secțiune transversală.

Sx – acesta este primul moment al zonei din jurul axei neutre x pentru o anumită secțiune web a secțiunii transversale.

Ix – acesta este al doilea moment al zonei din jurul axei neutre x pentru întreaga tensiune de forfecare a secțiunii transversale poate fi acum calculată folosind următoarea ecuație.

stresul de forfecare

stresul de forfecare este un tip unic de stres care tinde să provoace o deformare a unui material prin alunecarea de-a lungul unui plan paralel cu stresul impus. Stresul de forfecare poate apărea în solide sau, de asemenea, în lichide, unde este legat de vâscozitatea fluidului.

Formula tensiunii de forfecare

T – aceasta este tensiunea de forfecare printr-o anumită secțiune web a secțiunii transversale

q – aceasta este fluxul de forfecare printr-o anumită secțiune web a secțiunii transversale

t – aceasta este grosimea unei anumite secțiuni web a secțiunii transversale în punctul măsurat.

aplicații ale primului Moment al zonei

matematic

este folosit pentru a calcula centrul de greutate sau centroidul unei forme regulate, neregulate, plane și chiar solide.mai mult ,primul moment al zonei vede aplicarea în derivarea stresului de forfecare în materiale.

viața reală

elementele matematice derivate din primul moment al zonei formează bazele în calcularea fasciculelor ‘I’, ‘T’, ‘L’, a canalelor și a secțiunilor circulare goale. Care este, de asemenea, utilizat pentru proiectarea diferitelor tipuri de lucrări de inginerie, de la clădiri structurale, construcții navale, construcții de aeronave etc.

puteți găsi mai multe despre acest lucru și mai mult în acest blog de inginerie mecanică.

Gânduri finale despre primul Moment al zonei

primul moment al zonei este una dintre cantitățile fundamentale din fizică, acoperită în cursuri de inginerie precum rezistența materialelor, care, după cum știm cu toții, are un impact de anvergură în fiecare aspect constructiv al ingineriei.

ideea primului moment al zonei formează conceptul de bază din spatele ideii mecanismului de sprijin utilizat pentru a susține alte elemente dintr-o structură inginerească. Puteți obține mai multe informații despre momentele din zona mechanicalc-blog și în Quora.

cu toate acestea, chiar dacă majoritatea acestor calcule efectuate până în momentul zonelor sunt acum automatizate de diverse programe software, este totuși suficient să știm despre originile lor.