Съдържание
- Нееластично изкълчване
- Еластично изкълчване
- Критично натоварване
- Проекти за изкълчване
- Приложения в реалния свят
Изкривяването е математическо свойство, което описва ефекта на свръхнапрежението или налягането върху структурата. Това се случва с увеличаване на напрежението, причинявайки структурата да не поддържа равновесие. Крайният резултат от деформацията обикновено е структурен срив, но могат да възникнат няколко различни вида деформации.
Нееластично изкълчване
Нееластичното изкълчване се среща в предмети като колона с междинна дължина и е изработена от твърд материал. Това изкълчване възниква, когато натоварването на налягане върху обекта надвишава пропорционалните граници на материалите (т.е. якост и коравина). Нееластичното изкълчване може да бъде идентифицирано чрез обекти, които се деформират поради прекомерна сила. Една колона, например, преминава през процес, наречен месене, в който средата на гръбнака се огъва над нормалната сила.
Еластично изкълчване
Еластичното изкълчване се среща в дълги колони, които се поддържат просто. Той е подобен на нееластичното изкълчване, при което основните свойства на колоната, якостта и коравината са еднакви, но крайният резултат е съвсем различен. Еластичното изкълчване причинява деформиране на колоната или обекта, но в по-тежка форма от нееластичното изкълчване. Докато нееластичното изкривяване създава ефект на "колене", еластичното изкълчване създава изцяло извита форма на обекта.
Критично натоварване
Критичното натоварване е решаващо число за всички математически дефиниции на изкълчване. Критичният товар е натоварването, на което напрежението става по-голямо, отколкото колоната (или обектът) може да издържи. Всяко натоварване над критичния товар ще генерира изкълчване. Критичното натоварване може да се изчисли с помощта на няколко различни формули. По този начин могат да бъдат изчислени ограниченията на теглото на мостове и пътища. Изчисляването на това ограничение на теглото е необходимо по време на проекта.
Проекти за изкълчване
Съществуват няколко начина за математическото дефиниране на деформацията. Всяка теория определя как се появява еластичното или нееластичното изкълчване. Всяка формула има малко по-различен резултат. Например, уравнението на Ойлер описва еластичната деформация. Теорията на Шанли описва кривата на еластичната деформация, докато моделът на натоварване на модула на допирателната описва долната граница на силата за деформация. Моделът на Ойлер описва абсолютната сила, която колоната може да получи, или горната граница е по-далечна. Повечето дизайнери предпочитат модела на натоварване на допирателния модул, за да запазят проектите си безопасни.
Приложения в реалния свят
В допълнение към използването на критичния товар, за да се определят границите на теглото на мостовете, всички сгради изискват максималното натоварване на колоните да се поддържа така, че покривът да не падне върху тях. Това ще се случи, когато товарните колони достигнат критичния си товар. В действителност, много обекти в реалния свят зависят от ефектите на критичното натоварване на изкълчване, всички от така наречените велосипедни колела (които по същество са дълга колона, усукана и задържана от мълния) за мостовете и пътищата, които велосипедистите използват.