เครื่องคำนวณโมดูลัสหน้าตัดและรัศมีไจเรชันเป็นเครื่องมือฟรีที่ทำงานในเบราว์เซอร์ ซึ่งเปลี่ยนสมบัติของหน้าตัดให้เป็นตัวเลขสองค่าที่ใช้กำหนดขนาดชิ้นส่วน: โมดูลัสหน้าตัดยืดหยุ่น S = I/c และรัศมีไจเรชัน r = √(I/A) ป้อนโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ I ระยะเส้นใยนอกสุด c และพื้นที่ A ทุกอย่างคำนวณในเครื่องภายในเบราว์เซอร์ของคุณ ดังนั้นข้อมูลป้อนของคุณยังคงอยู่บนอุปกรณ์ของคุณ
โมดูลัสหน้าตัด S = I/c เชื่อมโมเมนต์ดัดกับความเค้นผ่าน σ = M/S ดังนั้นคานที่มี S มากกว่าจะรับโมเมนต์ได้มากกว่าที่ความเค้นเท่ากัน รัศมีไจเรชัน r = √(I/A) วัดว่าพื้นที่กระจายห่างจากแกนอย่างมีประสิทธิผลเพียงใด และป้อนเข้าสู่อัตราส่วนความชะลูดของเสา KL/r โดยตรง ในโหมดกำหนดขนาดที่เป็นตัวเลือก ป้อนโมเมนต์ดัด M และความเค้นที่ยอมให้ได้ σ_allow แล้วเครื่องมือจะคำนวณโมดูลัสหน้าตัดที่ต้องการ S_req = M/σ_allow จากนั้นรายงานว่าหน้าตัดที่คุณป้อน (S) ผ่านหรือไม่ผ่านเมื่อเทียบกัน เลือกระบบ SI (mm⁴, mm, mm², N·m, MPa) หรืออิมพีเรียล (in⁴, in, in², lbf·in, psi)
เป็นตัวอย่างที่คำนวณจริง หน้าตัดที่มี I = 10,000,000 mm⁴, c = 100 mm และ A = 5,000 mm² มี S = I/c = 100,000 mm³ และ r = √(I/A) = √2,000 ≈ 44.7 mm หากต้องรับ M = 8,000 N·m ที่ความเค้นที่ยอมให้ได้ 100 MPa โมดูลัสที่ต้องการคือ S_req = 8,000 × 1000 / 100 = 80,000 mm³ — ดังนั้นหน้าตัด 100,000 mm³ ผ่านโดยมีส่วนเผื่อ โมดูลัสหน้าตัดเป็นค่ายืดหยุ่น; การออกแบบพลาสติกใช้โมดูลัสพลาสติก Z แทน
คำถามที่พบบ่อย
โมดูลัสหน้าตัดคืออะไร?
โมดูลัสหน้าตัดยืดหยุ่นคือ S = I/c โดย I คือโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ และ c คือระยะถึงเส้นใยนอกสุด มันเชื่อมโมเมนต์ดัดกับความเค้นสูงสุดผ่าน σ = M/S ดังนั้น S ที่มากกว่าหมายความว่าหน้าตัดต้านการดัดที่ความเค้นต่ำกว่า หน่วยเป็น mm³ หรือ in³
รัศมีไจเรชันใช้ทำอะไร?
รัศมีไจเรชัน r = √(I/A) อธิบายว่าพื้นที่ของหน้าตัดกระจายห่างจากแกนเพียงใด เป็นเทอมสำคัญในอัตราส่วนความชะลูดของเสา KL/r: r ที่มากกว่าหมายถึงเสาที่อ้วนกว่าและต้านการโก่งเดาะได้ดีกว่าที่ความยาวและเงื่อนไขปลายเท่ากัน
การตรวจสอบ S ที่ต้องการทำงานอย่างไร?
ป้อนโมเมนต์ดัด M และความเค้นที่ยอมให้ได้ σ_allow แล้วเครื่องมือจะคำนวณโมดูลัสหน้าตัดต่ำสุดที่ต้องการ S_req = M/σ_allow จากนั้นเปรียบเทียบ S = I/c จริงของหน้าตัดกับ S_req และรายงาน PASS หาก S ≥ S_req หรือ FAIL หากไม่เป็นเช่นนั้น ปล่อย M และ σ_allow ว่างไว้เพื่อข้ามการตรวจสอบนี้
นี่คือโมดูลัสหน้าตัดยืดหยุ่นหรือพลาสติก?
นี่คือโมดูลัสหน้าตัดยืดหยุ่น S = I/c ใช้ได้ขณะที่ความเค้นยังต่ำกว่าจุดคราก การออกแบบเหล็กแบบพลาสติก (limit-state) ใช้โมดูลัสหน้าตัดพลาสติก Z ซึ่งมากกว่า; หากคุณกำลังออกแบบตามความสามารถแบบพลาสติก ให้ใช้ Z แทน S ยืดหยุ่นที่คำนวณที่นี่