Калькулятор момента инерции (осевой момент инерции сечения)

Введите свои значения. Ответ и полное решение обновляются по мере ввода.

Результат

Площадь A6600 mm²
Центр тяжести ȳ от низа135,5 mm
Ix2,618 × 10⁷ mm⁴
Iy5745000 mm⁴
Sx (верх)405662 mm³
Sx (низ)193302 mm³
Момент сопротивления сечения Sy76600 mm³
rx62,99 mm
ry29,5 mm
ЧастьA (mm²)y (mm)A·y (mm³)I₀ (mm⁴)d (mm)A·d² (mm⁴)
полка300019057000010000054,558925620
стенка3600903240009720000−45,457438017

Вычислите осевой момент инерции сечения (момент инерции площади) для типовых поперечных сечений: сплошных и полых прямоугольников, сплошных и полых кругов, симметричных двутавров, тавровых сечений и швеллеров. Вы получите площадь, положение центра тяжести, Ix и Iy относительно центральных осей, упругие моменты сопротивления и радиусы инерции. Для составных сечений в шагах по частям применяется теорема о параллельном переносе осей, точно так же, как при расчёте вручную.

Пошаговое решение

Разбейте сечение на прямоугольники

полка: 150 × 20 mm, A = 3000 mm², y = 190 mm
стенка: 20 × 180 mm, A = 3600 mm², y = 90 mm

Центр тяжести

ȳ = ΣA·y/ΣA = (3000·190 + 3600·90)/6600 = 894000/6600 = 135,5 mm
x̄ = 75 mm (ось симметрии)

Ix: теорема о параллельном переносе осей I = I₀ + A·d²

полка: 150·20³/12 + 3000·54,55² = 9025620 mm⁴
стенка: 20·180³/12 + 3600·45,45² = 1,716 × 10⁷ mm⁴
Ix = 9025620 + 1,716 × 10⁷ = 2,618 × 10⁷ mm⁴

Iy: теорема о параллельном переносе осей I = I₀ + A·d²

полка: 20·150³/12 + 3000·0² = 5625000 mm⁴
стенка: 180·20³/12 + 3600·0² = 120000 mm⁴
Iy = 5625000 + 120000 = 5745000 mm⁴

Момент сопротивления и радиус инерции

Sx = Ix/ymax: (2,618 × 10⁷)/64,55 = 405662 mm³ (верх), (2,618 × 10⁷)/135,5 = 193302 mm³ (низ)
Sy = Iy/xmax = 5745000/75 = 76600 mm³
rx = √(Ix/A) = 62,99 mm, ry = √(Iy/A) = 29,5 mm

Основные формулы

Центр тяжести
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Прямоугольник
I = bh³/12
Теорема о параллельном переносе осей
I = Ic + A·d²
Составное сечение
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

Как найти момент инерции составного сечения

  1. Разбейте сечение на прямоугольники, а отверстия считайте отрицательными площадями. Запишите площадь A и высоту центра тяжести y каждой части, отсчитываемую от базовой линии, например от нижней грани.
  2. Найдите центр тяжести всего сечения: ȳ = ΣA·y/ΣA.
  3. Для каждой части возьмите её собственный момент инерции относительно её центра тяжести, b·h³/12 для прямоугольника, и прибавьте A·d², где d — расстояние от центра тяжести части до центра тяжести сечения.
  4. Сложите части (отверстия вычтите), чтобы получить Ix. Повторите с горизонтальными расстояниями для Iy.
  5. Момент сопротивления S = I/y_max, где y_max — расстояние до наиболее удалённого волокна; радиус инерции r = √(I/A).

Вопросы и ответы

Это то же самое, что массовый момент инерции?

Нет. Это осевой момент инерции сечения, в mm⁴ или in⁴, который описывает, как форма поперечного сечения сопротивляется изгибу. Массовый момент инерции, в kg·m², описывает, как тело сопротивляется вращению, и зависит от его массы.

Почему у таврового сечения два момента сопротивления?

Его центр тяжести находится не на середине высоты, поэтому расстояние до верхнего волокна отличается от расстояния до нижнего. Каждое даёт своё S = I/y, и меньшее из них приводит к большему изгибному напряжению.

Почему b·h³/12, а не b³·h/12?

Важна ось. При изгибе относительно горизонтальной оси x высота h — размер, перпендикулярный оси, и она входит в третьей степени: Ix = b·h³/12. Относительно вертикальной оси роли меняются: Iy = h·b³/12.

Что такое теорема о параллельном переносе осей?

I = I₀ + A·d²: момент инерции относительно любой оси равен моменту инерции относительно параллельной оси через центр тяжести плюс площадь, умноженная на квадрат расстояния между осями. Она приводит части составного сечения к общей оси.

Учитываются ли галтели прокатных стальных профилей?

Нет. Полки и стенки рассматриваются как простые прямоугольники, поэтому результаты немного ниже значений из таблиц сортамента, которые учитывают галтели между стенкой и полкой.

Какие единицы можно использовать?

Миллиметры, результаты в mm², mm³ и mm⁴, или дюймы, результаты в in², in³ и in⁴. Переключайте с помощью выбора единиц.

Потренируйтесь самостоятельно

Тренировать тему «Центр тяжести и момент инерции»

Калькулятор даёт ответ. На экзамене нужен метод: отработайте его на новых задачах с подсказками и разобранными решениями.

</> Встроить

Бесплатно для преподавателей и школ: вставьте этот код на страницу курса, в LMS или на свой сайт. Студенты могут пользоваться калькулятором и пошаговым решением без аккаунта.

Другие калькуляторы