撓度

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撓度(Deflection)是一種用來衡量結構單元(Structural element)受外力下的"相對位置變化量",或者口語簡單表達成"變形量"。它可以用角度量或者位移量的方式被表達。在觀察某物體的"相對位置變化量"(或稱"變形量")之前,可以先瞭解何為工程上的自由度。此根據自由度_(結構力學)的說明。自由度有兩種形式.分別是旋轉的自由度及移動的自由度。另外,根據平面構件與立體構件,各有不同的自由度,詳見其說明。

某一構件(組)於個外力之下的撓度是直接與該構件(組)的變形量斜率有關,該外力能被用數學的方法歸納其作用,描述構件(組)在該外力下的斜率變化量。撓度可以依靠幾種方式做分析計算,例如"標準方程式"(此法只僅僅用在常見的工程結構梁並且外力施加在一個"不連續的"位置上,或者稱為"離散的(Discrete location)"位置上。),或者靠其他方法計算例如:直譯:虛功法,直譯:直接積分法英語Direct integration,直譯:卡式定律,直譯:馬式定律英語Macaulay's method,或者直譯:直接剛性定律英語Direct stiffness method,等等。(工程)梁單元(Beam element)通常被用基礎的尤拉-白努力(工程)梁單元方程式,當該結構梁適用平板件或者殼件單元被計算使用平板件或者殼件理論(Theory of plates or shells)。

一個撓度應用的例子在這篇文章中是在建築物結構中。建築師和工程師選擇材料以為多變的應用需求與供應之上。此(工程)梁的是由基礎的撓度方法做框架研究(Frame work)下衡量挑選出,或者用其他或前面所述的方法衡量挑選。

研究目的[編輯]

研究撓度可藉以:

  1. 控制結構節點的變形量。
  2. 提供靜不定結構分析額外的條件。

撓度曲線[編輯]

依照預測之桿件的變形狀況,可繪製出桿件的撓度曲線(Deflection curve),又稱彈性變形曲線(Elastic curve)。

撓度形成因素[編輯]

撓度形成的因素有:

  1. 荷重或外力
  2. 溫度荷重(Temperature):溫度造成材料的變形。
  3. 組合誤差(fabrication errors):建造過程的疏誤。
  4. 基礎沉陷(settlement):包含結構支承下陷或轉動。
  5. 其他因素:如材料潛變乾縮等。

計算方法[編輯]

一般在分析撓度時可採用:

  1. 幾何方法(the Geometrical method)
    1. 面矩法(Moment-Area method)
    2. 共軛梁法(Conjugate-Beam method)
  2. 能量法(the Energy method)
    1. 虛功法
    2. 卡式定律