Voiman suuruusluokan laskeminen vapaissa kehon kaavioissa on välttämätöntä kuormaa kantavien rakenteiden analysoimiseksi. Nämä kaaviot auttavat visualisoimaan rakenteeseen vaikuttavia voimia, joiden avulla insinöörit voivat määrittää, kestääkö se käytetyt kuormitukset turvallisesti.

Vapaan kehon kaavioiden perusteet

Vapaan kehon kaavio (FBD) on yksinkertaistettu esitys rakenteen tai esineen, joka osoittaa kaikki ulkoiset voimat ja hetket toimivat sitä. Se eristää komponentin analysoida mukana olevat voimat tarkasti.

Askeleet voimasuureiden laskemiseen

Seuraa näitä toimenpiteitä määrittää voimakkuudet FBD:ssä:

  • Tunnista kaikki rakenteen toimintaan vaikuttavat ulkoiset voimat, mukaan lukien kuormitukset, reaktiot ja painot.
  • Purkakaa voimia osiin, jos ne toimivat kulmissa.
  • Käytä tasapaino yhtälöt: summa voimia kussakin suunnassa on nolla, ja summa hetkiä on nolla.
  • Ratkaise tuloksena yhtälöt löytää tuntematon voima suuruusluokkaa.

Yhteisvoimakomponentit

Kantavien rakenteiden osalta yleisimpiä voimia ovat:

  • Aksiaaliset voimat: [, jotka toimivat jäsenten pituuden mukaan.
  • Kohtausvoimat:[, jotka toimivat kohtisuorassa jäsenen akseliin nähden.
  • Taivutus hetket:[ aiheuttaa jäsenen taivutus.
  • Myös liikkeet: vääntävät voimia jäsenen akselin ympäri.