App 说明
本工具用于计算实心圆形(圆截面)梁在端部集中载荷作用下的挠度与最大弯曲应力,适用于结构设计中的刚度校核、材料选型与强度初步评估。输入梁长度、圆截面直径、端部作用力及材料后,输出挠度(英寸)与弯曲应力(psi)。
力学模型与计算公式(圆截面、悬臂梁端载):
- 截面惯性矩:I = π・d⁴ / 64
- 最大弯曲应力:σ = 32·F·L / (π·d³)
- 端部挠度:δ = F·L³ / (3·E·I)
式中:
- L—— 梁长度,英寸(in);
- d—— 圆截面直径,英寸(in);
- F—— 端部集中载荷,磅(lb);
- E—— 材料弹性模量(材料选择 "钢 Steel" 时 E ≈ 30×10⁶ psi);
- 挠度 δ—— 端部变形量,英寸(in);
- 弯曲应力 σ—— 最大弯曲正应力,磅 / 平方英寸(psi)。
使用示例
1. 输入参数
在 "计算实心圆梁的挠度" 模块中填入:
- 长度:
150(英寸) - 直径:
90(英寸) - 力:
20(磅) - 材料:
钢(Steel)
2. 执行计算
点击 "计算" 按钮(如需重新填写可点 "清除"),系统自动完成运算。
3. 查看结果
- 挠度:
2.32874e-7(英寸) - 弯曲应力:
0.0419174(psi)
核算过程:
- 惯性矩 I = π×90⁴/64 ≈ 3.22×10⁶ in⁴;
- 弯曲应力 σ = 32×20×150/(π×90³) ≈ 0.04192 psi;
- 挠度 δ = 20×150³/(3×30×10⁶×3.22×10⁶) ≈ 2.33×10⁻⁷ in。
示例中直径很大、载荷很小,故挠度与应力均很小,仅用于演示计算逻辑。
注意事项
- 单位为英制:长度 / 直径为英寸(in)、力为磅(lb)、应力为磅 / 平方英寸(psi),输出挠度为英寸;若使用公制参数(mm、N、MPa),请先自行换算;
- 力学模型假设:计算基于 "实心圆截面 + 悬臂梁端部受集中载荷" 模型;若实际为简支梁中点加载、均布载荷或空心圆管(圆管梁),应改用对应公式 / 对应模块,直接套用会产生较大误差;
- 材料弹性模量:不同材料 E 值不同(钢 ≈ 30×10⁶ psi,铝 ≈ 10×10⁶ psi,钛 ≈ 16×10⁶ psi 等),请在材料下拉框中正确选择;
- 本结果为理论线弹性计算值,不包含安全系数、载荷折减与规范要求,工程设计须按对应结构规范另作校核,不能直接作为施工或选型依据。