座屈の影響

コンテンツ

• 非弾性座屈
• 弾性座屈
• 限界負荷
• 座屈のためのプロジェクト
• 実世界のアプリケーション

座屈は、構造に対する過剰な応力または圧力の影響を表す数学的特性です。それは張力の増加とともに起こり、構造体が平衡を維持できなくなります。変形の最終結果は通常構造的な崩壊ですが、発生する可能性がある変形にはいくつかの異なる種類があります。

ブリッジに過度の体重がかかると、座屈や倒壊の原因となります。 （Stockbyte / Stockbyte / Getty Images）

非弾性座屈

非弾性座屈は、中程度の長さの柱のような硬質材料で作られた物体で発生します。この座屈は、物体に対する圧力負荷が材料の比例限界（すなわち強度と剛性）を超えると発生する。非弾性座屈は、過度の力によって変形した物体を介して識別できます。たとえば、円柱は混練と呼ばれるプロセスを通過します。このプロセスでは、脊椎の中央が通常の力を超えて曲がります。

弾性座屈

弾性座屈は単純に支えられている長い柱で発生します。これは、コラムの基本的な特性、強度、および剛性が同じである非弾性座屈と似ていますが、最終結果はまったく異なります。弾性座屈により、柱またはオブジェクトは変形しますが、非弾性座屈よりも厳しい形状になります。非弾性座屈は「ひざまずく」効果を生み出すように見えますが、弾性座屈はオブジェクトの完全に湾曲した外観を作り出します。

限界負荷

限界荷重は、座屈のすべての数学的定義にとって非常に重要です。限界荷重は、柱（または物体）が耐えることができる応力よりも応力が大きくなる荷重です。限界荷重を超える荷重は座屈を生じます。限界荷重は、いくつかの異なる式を使用して計算できます。これが、橋と道路の重量制限を計算する方法です。この重量制限を計算することはプロジェクトの間に必要です。

座屈のためのプロジェクト

座屈を数学的に定義する方法はいくつかあります。各理論は、弾性または非弾性座屈がどのように発生するかを定義します。それぞれの式はわずかに異なる結果になります。たとえば、オイラー方程式は弾性変形を表します。 Shanleyの理論は弾性変形曲線を表し、接線係数の荷重モデルは変形が起こるための力の量の下限を表します。オイラーのモデルは、柱が受けることができる絶対的な力、またはより上方の境界を表します。ほとんどの設計者は、プロジェクトを安全に保つために接線モジュールロードモデルを好みます。

実世界のアプリケーション

橋の重量制限を定義するために限界荷重を使用することに加えて、すべての建物は屋根がそれらに当たらないように支柱の最大荷重を支える必要があります。これは、耐力柱が限界荷重に達すると発生します。実際、現実世界の多くの物体は、自転車に乗る人が使用する橋や道路のための、いわゆる自転車の車輪（本質的に長い柱であり雷で固定されている）による限界座屈荷重の影響に依存しています。