Калькулятор моменту інерції (осьовий момент інерції перерізу)

Введіть свої значення. Відповідь і повний розв’язок оновлюються під час введення.

Результат

Площа A6600 mm²
Центр ваги ȳ від низу135,5 mm
Ix2,618 × 10⁷ mm⁴
Iy5745000 mm⁴
Sx (верх)405662 mm³
Sx (низ)193302 mm³
Момент опору перерізу Sy76600 mm³
rx62,99 mm
ry29,5 mm
ЧастинаA (mm²)y (mm)A·y (mm³)I₀ (mm⁴)d (mm)A·d² (mm⁴)
полиця300019057000010000054,558925620
стінка3600903240009720000−45,457438017

Обчислюйте осьовий момент інерції перерізу поширених поперечних перерізів: суцільних і порожнистих прямокутників, суцільних і порожнистих кругів, симетричних двотаврів, таврів і швелерів. Ви отримаєте площу, положення центра ваги, Ix та Iy відносно центральних осей, пружні моменти опору й радіуси інерції. Для складених перерізів кроки застосовують теорему про паралельне перенесення осей частина за частиною, точно як ви робили б уручну.

Покроковий розв’язок

Розбийте переріз на прямокутники

полиця: 150 × 20 mm, A = 3000 mm², y = 190 mm
стінка: 20 × 180 mm, A = 3600 mm², y = 90 mm

Центр ваги

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

Ix: теорема про паралельне перенесення осей I = I₀ + A·d²

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

Iy: теорема про паралельне перенесення осей I = I₀ + A·d²

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

Момент опору перерізу та радіус інерції

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

Основні формули

Центр ваги
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Прямокутник
I = bh³/12
Теорема про паралельне перенесення осей
I = Ic + A·d²
Складений переріз
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

Як знайти момент інерції складеного перерізу

  1. Розбийте переріз на прямокутники й розглядайте отвори як від’ємні площі. Запишіть площу A і висоту центра ваги y кожної частини, виміряну від опорної лінії, наприклад нижнього краю.
  2. Знайдіть центр ваги всього перерізу: ȳ = ΣA·y/ΣA.
  3. Для кожної частини візьміть її власний момент інерції відносно її центра ваги, b·h³/12 для прямокутника, і додайте A·d², де d — відстань від центра ваги частини до центра ваги перерізу.
  4. Додайте частини (віднімайте отвори), щоб отримати Ix. Повторіть із горизонтальними відстанями для Iy.
  5. Момент опору S = I/y_max, де y_max — відстань до найвіддаленішого волокна; радіус інерції r = √(I/A).

Запитання й відповіді

Чи це те саме, що масовий момент інерції?

Ні. Це осьовий момент інерції перерізу в mm⁴ або in⁴, який описує, як форма поперечного перерізу чинить опір згину. Масовий момент інерції в kg·m² описує, як тіло чинить опір обертанню, і залежить від його маси.

Чому тавр має два моменти опору?

Його центр ваги не на середині висоти, тому відстань до верхнього волокна відрізняється від відстані до нижнього. Кожна дає свій S = I/y, а менший з них дає більше напруження згину.

Чому це b·h³/12, а не b³·h/12?

Вісь має значення. При згині відносно горизонтальної осі x висота h — це розмір, перпендикулярний до осі, і вона входить у кубі: Ix = b·h³/12. Відносно вертикальної осі ролі змінюються: Iy = h·b³/12.

Що таке теорема про паралельне перенесення осей?

I = I₀ + A·d²: момент інерції відносно будь-якої осі дорівнює моменту інерції відносно паралельної осі через центр ваги плюс площа, помножена на квадрат відстані між осями. Вона зводить частини складеного перерізу до спільної осі.

Чи враховано закруглення в кутах прокатних сталевих профілів?

Ні. Полиці й стінки розглядаються як прості прямокутники, тому результати трохи менші за значення в сталевих таблицях, які враховують закруглення між стінкою та полицею.

Які одиниці можна використовувати?

Міліметри, з результатами в mm², mm³ і mm⁴, або дюйми, з результатами в in², in³ і in⁴. Перемикайте селектором одиниць.

Потренуйтеся самі

Тренувати тему «Центр ваги й момент інерції»

Калькулятор дає відповідь. На іспиті потрібен метод: тренуйте його на нових задачах із підказками й розв’язками.

</> Вбудувати

Безкоштовно для викладачів і шкіл: вставте цей код на сторінку курсу, у LMS або на свій сайт. Студенти можуть користуватися калькулятором і покроковим розв’язком без акаунта.

Інші калькулятори