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转动惯量与截面惯性矩公式,刚体定轴转动力矩公式计算

时间:2022-09-17来源:华宇网校作者:监理工程师网课 监理工程师网课试听

转动惯量与截面惯性矩公式?

转动惯量计算公式:I=mr。在经典力学中,转动惯量(又称质量惯性矩,简称惯距)通常以I 或J表示,SI 单位为 kg·m。对于一个质点,I = mr,其中 m 是其质量,r 是质点和转轴的垂直距离。

刚体定轴转动力矩公式?

刚体定轴转动矩公式:F1L1=F2L2

旋转旋矩计算公式?

这种公式不用记,任何一个矢量的旋转都可以看成两个分量的各自旋转后,然后累加:xA`bai=x+(ax-x)cosk-(ay-y)sinK;yA`=y+(ax-x)sink+(ay-y)cosk。

转动惯量的计算方法?

转动惯量计算公式:I=mr²。在经典力学中,转动惯量(又称质量惯性矩,简称惯距)通常以I 或J表示,SI 单位为 kg·m²。对于一个质点,I = mr²,其中 m 是其质量,r 是质点和转轴的垂直距离。

方形物体翻转的力矩计算公式?

M=LxF。

力矩是力对物体产生转动作用的物理量。可以分为力对轴的矩和力对点的矩。即:M=LxF。其中L是从转动轴到着力点的距离矢量,F是矢量力;力矩也是矢量。

转动力矩又称为转矩或扭矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推挤或拖拉涉及到作用力 ,而扭转则涉及到力矩。力矩等于径向矢量与作用力的叉积。

细棒的转动惯量怎么算?

惯性,是用来描述具有一定质量的物体,在外力作用下,由静止变为运动,或者相反,由运动变为静止的时候展现出来的抗性力。惯性,或者说是物体抵抗运动状态变化的趋势,与质量正相关。和较轻的物体相比,较重的物体在静止时难以加速运动,在运动时也会难以停止。

工业飞轮具有很大的转动惯量,可以用来抗拒转速的改变。当动力源对旋转轴作用有一个变动的力矩时(例如往复式发动机),或是应用在间歇性负载时(例如活塞或冲床),飞轮可以减小转速的波动,使旋转运动更加平顺。

在物理学上,“矩”这个前缀通常用来描述一个线性量对应的转动物体。因此,“转动惯量(惯性矩)”就是物体的线性运动的转动当量,通常用“I”来表示。与之类似的一个词“(力矩)”就是线性力的转动当量,也可称作扭矩。

我们该如何计算转动惯量呢?

旋转物体相对于其旋转轴的转动惯量I等于它的质量与它本身到旋转轴距离的平方的乘积。但是,这个算法只对均匀物体有效,比如说一个绑在绳子上的以一定角速度旋转的球体。

而对于不均匀物体,转动惯量的计算通常是由各个独立的点质量与各点到其旋转轴距离的乘积之和。这种通用算法可以计算任何物体的转动惯量,因为所有的物体都可以看作是许多类似点质量的组合。

走钢丝者手里端着长杆,为了靠转动惯量保持平衡,对抗转动运动。

要计算这种点质量分布在不同距离的不均匀物体的转动惯量,我们用到了微积分,因为微积分可以灵活计算连续变量。

飞轮拥有很大的转动惯量,可以用来使机械运转顺滑。

我们将物体质量进行微分,将物体分为无穷个小质量块微分dm,转动惯量的微分即为dI = r^dm。要计算物体总质量M的转动惯量I,我们将物体质量微分dm对应的转动惯量的微分dI进行求和。或者简而言之,我们对其进行积分:

一根细杆的转动惯量

假设一个细杆的质量为M,长度为L,其线性密度λ即为M/L。根据其旋转轴的位置,细杆具有两个矩:一个是当旋转轴垂直穿过细杆的中心,同时穿过细杆的重心;第二个是当轴垂直于细杆的一端。

旋转轴穿过重心

与无穷个小质量块微分dm类似,假设其具有无穷个小长度单元微分dl,将重心的原点置于旋转轴上,我们会发现从原点到左端的距离为-L/2,而从原点到右端的距离是+L/2。

如果细杆是均匀物体,那么其线密度是一个常量

将式子中dm的值带入转动惯量的计算,可得:

由于现在的积分分量为长度(dl),积分上下限需要从之前公式中的质量M改为需要分量长度L。

旋转轴垂直于一端

为了计算旋转轴垂直于细杆一端的转动惯量,我们将原点放在细杆的末端。

我们使用的是同样的等式,但是依旧要改变积分上下限,因为现在旋转轴位于末端,现在的积分上下限是从0(原点)到L(细杆另一端)

积分后可得:

(在这里d指的是从原点到细杆末端的距离)

我们也可以用平行轴理论计算出相同的转动惯量结果,如下:

当长度L为L/2时,我们发现:

这是和我们之前的发现完全一致的。

假设细棒的质量为m,长度为r,绕其一端转动,转轴垂直于细棒,转动惯量等于(m/r)∫x²dx从0到r积分,转动惯量计算结果为mr²/3

力使物体绕矩心转动方向如何判断?

答:力使物体转动作用效果是力矩的大小来决定的。它有两个方向,一个是顺时针方向。即力产生的为矩使转动能按顺时针方向转动,叫做正力矩。按逆时针方向转动的叫负力矩。公式,是计算力矩的大小的。M=F×L,其中M表示力距,F表示垂直于L的方向上的力,而且作用点到转轴中心后距离是L长单位是米,F单位是牛顿。

圆柱惯性矩计算过程?

我这里正好有课件。首先形心等于净矩除以总面积,就是形心相应的坐标。

下面看一下惯性矩和惯性积。

以上是惯性矩的推导公式,不知道你理解了多少。

然后来看一道例题,加深理解。

利用对称性把它分成两部分。做出坐标轴。

注意单位。yci指的是那块图形的形心的y坐标。第一块图形的形心在z轴上,所以是0.第二块图形的形心易算出是150,你自己可以算一下。

求出横截面的形心是必须的。

好了,确定出了形心之后就可以计算惯性矩了。简单!关于y好、轴的惯性矩相对简单。因为绕着y轴旋转过原点,所以直接带公示。

关于z轴的惯性矩相对难些,要用到平行移轴定理。

先算出两块图形的关于z0轴的惯性矩。也就是关于自身的惯性矩加上移轴的那部分。即本身图形的面积乘上本身图形的形心到z0的距离的平方。

截面惯性矩(I=截面面积X截面轴向长度的二次方)

截面惯性矩:the area moment of inertia

characterized an objects ability to resist bending and is required to calculate displacement.

截面各微元面积与各微元至截面某一指定轴线距离二次方乘积的积分Ix= y^2dF.

截面极惯性矩

截面极惯性矩(Ip=面积X垂直轴二次)。

扭转惯性矩Ip: the torsional moment of inertia

极惯性矩:the polar moment of inertia

截面各微元面积与各微元至某一指定截面距离二次方乘积的积分Iρ= ρ^2dF。

a quantity to predict an objects ability to resist torsion, to calculate the angular displacement of an object subjected to a torque.

静矩(面积X面内轴一次)

把微元面积与各微元至截面上指定轴线距离乘积的积分称为截面的对指定轴的静矩Sx=∫ydA。

静矩就是面积矩,是构件的一个重要的截面特性,是截面或截面上某一部分的面积乘以此面积的形心到整个截面的型心轴之间的距离得来的,是用来计算应力的。

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