ما هي الخواص الميكانيكية المحددة التي تجعل المقاطع الفولاذية المجوفة أكثر مقاومة للانحناء والأحمال الالتوائية?

أقسام الصلب جوفاء (الأحرار) يُظهر مقاومة فائقة لأحمال الانحناء والالتواء بسبب العديد من الخواص الميكانيكية:

1. لحظة من الجمود:

لحظة الجمود, يُشار إليه بـ "أنا".’ في الميكانيكا, هو مقياس لمقاومة الجسم للتغيرات في دورانه. ويعتمد ذلك على كتلة الجسم وتوزيع كتلته حول محور الدوران. لعنصر هيكلي, محور الدوران عادة ما يكون محايدا (النقطية المركزية) محور. في إتش إس إس, توجد المزيد من المواد بعيدًا عن هذا المحور المحايد مقارنة بالعارضة الصلبة من نفس المادة والوزن. هذه المسافة الأكبر تزيد من عزم القصور الذاتي, إعطاء HSS مقاومة أفضل للانحناء.

2. قسم المعامل:

معامل القسم, غالبًا ما يُرمز إليه بـ "S", هي خاصية أخرى تدل على قوة المادة ضد الانحناء. يتم تعريفها على أنها لحظة القصور الذاتي مقسومة على المسافة من المحور المحايد إلى السطح الخارجي للشكل. مثل لحظة الجمود, يكون معامل القسم لـ HSS أكبر من معامل القسم الصلب من نفس المادة والوزن, توفير مقاومة متفوقة للانحناء.

3. ثابت الالتوائي:

ثابت الالتوائي, المعروف أيضًا باسم ثابت الالتواء, وممثلة بـ "J", هي خاصية تصف مقاومة الجسم للتشوه الالتوائي. للحصول على HSS دائري, يكون ثابت الالتواء أعلى من القضيب الدائري الصلب من نفس المادة والوزن, توفير مقاومة متفوقة للالتواء.

تتأثر جميع هذه الخواص الميكانيكية بشكل وتوزيع المواد في العنصر الهيكلي. يضع القسم المجوف المزيد من المواد بعيدًا عن المحور المحايد, مما يزيد من هذه الخصائص وبالتالي يحسن مقاومة الانحناء والالتواء. هذا هو السبب, لنفس الوزن, غالبًا ما يكون HSS أقوى من الفولاذ الصلب.