这是白度里知识的定义:平面图形的面积A与其形心到某一坐标轴的距离的乘积称为平面图形对该轴的静矩。一般用S来表示,即:
即平面图形对z轴(或y轴)的静矩等于图形面积A与形心坐标yC(或zC)的乘积。当坐标轴通过图形的形心时,其静矩为零;反之,若图形对某轴的静矩为零,则该轴必通过图形的形心。
惯性矩计算公式是:Iz=3.14d4/64。
d后面的4表示4次方。
极惯性矩:由于ρ^2 = x^2 + y^2,故可得极惯性矩与截面专二次轴距内有如上左图所属示的数学关系,即截面对于任意一点的极惯性矩,等于该截面对以该点为原点容的任意一组正交坐标系的截面二次轴距之和。
静矩:
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。
注意:
惯性矩是乘以距离的二次方,静矩是乘以距离的一次方,惯性矩和面积矩(静矩)是有区别的。
任意平面图形如右图所示,其面积为A,y 轴和 z 轴为图形所在
平面内的坐标轴,在坐标(y , z)处取微面积dA,遍历整个图形面积A的积分
(i.1)
分别定义为图形对z轴和y轴的静矩,也称为图形对z轴和y轴的一次矩。
从(i.1)看出,平面图形的静矩是对某一坐标轴而言的,不同图形对不同的坐标轴,其静矩也就不同。静矩的数值可能为正,可能为负,也可能为零。静矩的量纲为[长度]3。
设想有一个厚度很小的均质薄板,薄板的形状与右图中的平面图形相同。显然,在yz坐标系中,上述均质薄板的重心与平面图形的形心有相同的坐标yC和zC。由静力学可知,薄板重心的坐标yC和zC分别为
(I.2)
这也就是确定平面图形的形心坐标的公式。利用(i.1)可以把式(i.2)改写成
(i.3)
所以,把平面图形对z轴和y轴的静矩,除以图形的面积A,就得到了图形形心的坐标yC和zC。把上式改写成
(i.4)
这表明,平面图形对z轴和y轴的静矩分别等于图形面积A乘形心的坐标yC和zC。
由以上两式看出,若Sz=0和Sy=0,则yC=0和zC=0。可见,若图形对某一轴的静矩等于零,则该轴必通过图形的形心;反之,若某一轴通过形心,则图形对该轴的静矩等于零。
(以上推导,部分参考了山东大学的冯维明老师所编写《材料力学》一书,表示衷心感谢,亦在此注明,请勿抄袭)
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