den förstärkta ramen för en flygplanskropp och havsfartyg är några av de få kritiska CAD-relaterade aktiviteterna som använder konceptet för det första ögonblicket i området.yrken som civila, mekaniska, kärn -, flyg-och flygtekniker är alla starkt beroende av konceptet för det första ögonblicket i området för att utföra en del av deras mycket exklusiva funktion.
men en rättvis varning till läsare med liten bakgrund inom vetenskapen. Begreppet det första ögonblicket i området är mycket vetenskapligt och innehåller termer och metoder som kan vara okända. Men vi ska göra vårt bästa för att göra dem lättare att förstå.
och för våra läsare med förståelse för vetenskapen har det mesta av vårt innehåll blivit utspätt för att göra dem lättare att följa.
sist men inte minst, omfattningen av vår diskussion har begränsats till kringutrustning och vi skulle göra vårt bästa för att förse dig med lämpliga plattformar för att läsa upp och upptäcka mer.
en Primer i Moments of Area
begreppet Moments of Area har sina rötter djupt i hållfasthetslära, som i sin tur är en gren av kontinuum mekanik. Kontinuummekanik undersöker beteendet hos fasta och fysiska material och deras resulterande attityd när de påverkas av krafter, fasförändringar och temperaturförändringar och andra fysikrelaterade element.
dessutom innefattar beteendet hos dessa fysiska material rörelse, deformation och andra fysiska aktiviteter som materialen skulle genomgå. För förtydligande innefattar dessa material stål, trä, textilier, plast, betong, legeringar, andra geologiska och biologiska material etc.
uppbyggnaden till ögonblick i området
för att förstå ett objekts ögonblick i området måste du först förstå termerna som utgör dem, som är ”ögonblick” och ”område”.för det första är Area det totala värdet av dimensionerna på en plan yta, som inkluderar trianglar, kvadrater och cirklar, och även fasta former som sfärer, kuber, cylindrar etc. Formens område är bara ett sätt att förstå formens dimensioner, den andra är volymen.
dessutom är ett materials ögonblick måttet på tendensen hos ett material att rotera runt en punkt eller längs en axel, som ett resultat av kraften som verkar på en del av materialet.
matematiskt är ögonblicket produkten av kraft och vinkelrätt avstånd. Tanken för tillfället används ofta i Dörrgångjärn, vikbara stegar etc.
tanken kombinerar dessa två begrepp, ersätter det vaga materialet, som inte definieras i termer av område, med en specifik som har ett exakt område och kraften som är ansvarig för materialets rotation, ligger vid materialets kanter.
Definition av det första ögonblicket i området
ögonblicket för området för fysiska material delas in i två kategorier som är det första ögonblicket i området och det andra ögonblicket i området som vanligtvis betraktas som tröghetsmomentet.
dessutom är det första ögonblicket i området summan av den vägda fördelningen av det berörda materialet. Det sonder in i objektet testas för att härleda centroid, skjuvning stress, och det första ögonblicket av området.
vikterna tilldelas om en godtyckligt definierad punkt, som vi härleder genom att dividera summan av områdena och medelvärdet av dimensionerna, som vi betraktar som centroid.
det första ögonblicket i området förutsätter att om alla massor, krafter och andra reagerande fysikmängder verkar på centroid, skulle deras totala värde vara noll.
återigen kallas det första ögonblicket i området ibland det statiska ögonblicket i området eller statiskt.
det andra ögonblicket i området
å andra sidan är det andra ögonblicket i området en geometrisk egenskap hos ett område som avslöjar hur punkterna i ett visst material fördelas kring en godtycklig axel.
i bättre termer visar den den ansträngning som krävs för att böja eller rotera en sektion av en given axel, och värdet av denna minsta ansträngning ges i Mol.
det andra ögonblicket i området är ett fysikbaserat fenomen som finner praktisk tillämpning inom struktur-och maskinteknik, liksom andra grenar av teknik.
intressant är det andra ögonblicket av området också betraktat som områdets tröghetsmoment eller tröghet i planområdet och är också ett mycket välkänt och viktigt koncept i utformningen av flygplan och marinarkitektur, som i sin tur bedömer samförhållandet mellan krafterna och tyngdpunkten som verkar på fartyget, vilket tillhandahålls av det första ögonblicket av området.
dessutom ger områdets andra moment grunden för beräkningen av andra begrepp som gyrationsradie, polärt tröghetsmoment och områdets tröghetsmoment för olika former.
likheter och skillnader mellan de första och andra momenten i området
beräkningar
den största skillnaden mellan det första ögonblicket i området och det andra ögonblicket i området eller tröghetsmomentet är att för det första ögonblicket i området är beräkningsprocessen för en strålsektion uppdelad i fyra delar som relaterar till axeln.
för att härleda centroid av en strålsektion eller något annat material måste du först beräkna det första ögonblicket av området, vilket också är viktigt för att härleda strålens skjuvspänning.
å andra sidan måste vi också härleda strålsektionens centroid för att härleda strålens tröghetsmoment, men det delar bara strålmaterialen i 3 sektioner.
använder
det första ögonblicket i området används i tekniska applikationer för att härleda centroid-och skjuvspänningarna i ett objekts tvärsnittsarea.
medan det andra ögonblicket i området är grunden för att härleda gyrationsradie och tröghetsmoment för regelbundna och oregelbundna former, liksom andra kvantiteter som den kan bestämma.
Moment
objektets ögonblick är grunden för både de första och andra ögonblicken i området, korrelerar och integrerar kraften i den specifika punkten, axeln eller avståndet, avseende vissa kvantiteter.
det är dock annorlunda för båda ögonblicken i området, eftersom det första ögonblicket i området använder den första kraften i Avståndet och det andra ögonblicket i området använder den andra kraften i avståndet.
förhållandet mellan Centroid och det första ögonblicket i området
innan vi fortsätter med den här artikeln, låt oss ta oss tid att förklara en av de termer som du fortsätter att se under hela detta arbete och även i din fysik, design och Ingenjörskarriär, Centroid.
centroid är det geometriska mitten av en planfigur eller det aritmetiska medelpositionen för ett objekt. Teorin är att centroid skulle ge den perfekta balansen för ett objekt på spetsen av en stift.
centroid betraktas som barycentre i astronomi och astrofysik, det betraktas som centrum för massan mellan två eller flera kroppar som kretsar runt varandra i rymden.
centroid används vanligtvis för att ersätta äldre termer som tyngdpunkten och masscentrum för ett objekt.
Diagram som visar Centroid
diagrammet nedan visar tvärsnittsarean för ith-sektionen och alla parametrar gjordes i termer av ith-sektionen.
Formulas for the Centroid of a shape.
The Centroid for composite cross-sections.
där
Xc,i och Yc,i – är de rektangulära koordinaterna för centroidens plats i ith-sektionen.
Ai-Detta är området i avsnittet”I”.
det första ögonblicket i området i formler
som tidigare nämnts är det första ögonblicket i området ett mycket användbart verktyg i de aritmetiska beräkningarna av många fysikmängder och ser tillämpning i både planformer, fasta former och sammansatta former, vilket är en kombination av de två.
dessutom har områdets första ögonblick en SI-enhet av en kubikfot (ft3) eller inch3 i Amerika och meter (m3) i andra delar av världen som använder imperial unit systems.
teoretiskt, givet ett område, ”A”, av någon speciell form, som i sin tur är uppdelad i flera antal elementära områden som betraktas som ”dAi” betecknad som ”n”. Vi skulle använda xi och yi för att representera avståndet eller koordinaten mellan elementområdet som ges från XY-axeln.
Diagram
jth-diagrammet nedan utarbetar elementen i det första ögonblicket av områdeskonceptet för objektet nedan.
konceptet kan representeras matematiskt på följande sätt
matematisk representation av det första ögonblicket i området
medan den för Y-axeln betecknas som
därför beräknas den med formeln nedan
det första ögonblicket i området för sammansatta områden
i detta fall representerar bokstäverna följande;
QJ, X – Det är det statiska ögonblicket i området ”j” över den totala kroppens neutrala X-axel.
dA-det elementära området från hela området ”j”.
y-det vinkelräta avståndet från neutral axel x till centroid av element dA.
förhållandet mellan skjuvspänningen i en Halvmonokok struktur och det första ögonblicket i området.
halvmonokock används främst i design och konstruktion av moderna högpresterande flygplan. Designen görs vanligtvis med designprogramvara som SolidFace.
dessutom är semi-monocoque en halv-enkel skalkroppsdesign där den yttre huden är förspänd för att stödja de många yttre och inre pålagda spänningarna.
ytterligare ett tillägg, halvmonokock är de förstärkta ramarna, formarna och longeronerna som kombineras med flygplanets yttre hud, som i sig inte kan upprätthålla dessa spänningar och fungerar som en stödmekanism.
användning av Semi-monocoque
semi-monocoque flygkroppen är designad av CAD-programvara och är populär i utformningen av stora fraktflygplan, kommersiella flygplan och militära flygplan.
första ögonblicket av området i Semi-Monocoque struktur
både de första och andra momenten av området används i designparametrarna för semi-monocoque strukturer och det är baserat på formeln nedan. Ekvationen ger skjuvflödet som i sin tur är grunden för att härleda skjuvspänningen på halvmonokocken.
formeln för Semi-Monocoque struktur
q – detta är skjuvflödet genom en viss webbsektion i tvärsnittet.
Vy-detta är skjuvkraften vinkelrätt mot den neutrala axeln x, genom hela tvärsnittet.
Sx-detta är det första ögonblicket av området kring den neutrala axeln x för en viss webbsektion i tvärsnittet.
Ix – detta är det andra ögonblicket av området kring den neutrala axeln x för hela tvärsnittet skjuvspänning kan nu beräknas med hjälp av följande ekvation.
skjuvspänning
skjuvspänning är en unik typ av stress som tenderar att orsaka deformation av ett material genom glidning längs ett plan parallellt med den pålagda spänningen. Skjuvspänningen kan förekomma i fasta ämnen, eller även i vätskor, där det är relaterat till vätskeviskositet.
Skjuvspänningsformel
skjuvflödet genom en viss bansektion av tvärsnittet
t – detta är tjockleken på en viss bansektion av tvärsnittet vid den punkt som mäts.
tillämpningar av det första ögonblicket i området
matematiskt
det används för att beräkna tyngdpunkten eller centroid av en regelbunden, oregelbunden, plan, och även fasta former.
dessutom ser det första ögonblicket av området tillämpning vid avledning av skjuvspänning i material.
Real-Life
de matematiska elementen som härrör från det första ögonblicket av området bildar baserna vid beräkning av ’I’, ’T’, ’L’ balkar, kanal och ihåliga cirkulära sektioner. Som också används för att designa olika typer av tekniska arbeten, allt från strukturella byggnader, varvsindustri, flygplansbyggnad etc.
Du kan hitta mer om detta och mer i denna Maskinteknik blogg.
slutliga tankar om områdets första ögonblick
områdets första ögonblick är en av de grundläggande kvantiteterna i fysiken, som omfattas av ingenjörskurser som materialets styrka, som som vi alla vet har en långtgående inverkan på varje konstruktiv aspekt av teknik.
tanken om områdets första ögonblick utgör det grundläggande konceptet bakom tanken på stödmekanismen som används för att stödja andra element i en teknisk struktur. Du kan få mer information om ögonblicken i area mechanicalc-blogg och i Quora.
men även om de flesta av dessa beräkningar som gjorts vid tidpunkten för områden nu automatiseras av olika program, är det fortfarande tillräckligt att veta om deras ursprung.