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杆件纯弯曲中正应力与截面弯矩关系有公式,

σ

=

M

y

I

\sigma = \dfrac{My}{I}

σ=IMy
开始以为

I

I

I就是转动惯量(moment of inertia, 记为

J

J

J),但是怎么计算都不对,在重新从好查其一步一步推导过程才明白这个I是截面的惯性矩(moment of inertia of area, 记为

I

I

I)。 浪费了几天时间,特此记录。

转动惯量

相关定义另行查阅。 这里特别注意百度百科中使用的是

I

I

I, 也是我弄混淆的一个原因。所以要理解 定义对应的含义,不能但看字母
可以简单联系到转动物体的转动质量(个人理解), 我们知道物体平动动能为

E

K

=

1

2

m

v

2

E_K = \dfrac{1}{2}mv^2

EK=21mv2
在转动中

E

K

=

1

2

J

ω

2

E_K = \dfrac{1}{2}J\omega^2

EK=21Jω2

ω

\omega

ω表示角速度, 就这么对比着理解吧。

转动惯量定义,
离散系统

J

=

i

=

1

N

m

i

r

i

2

J = \sum_{i=1}^N m_ir_i^2

J=i=1Nmiri2
连续系统

J

=

V

r

2

ρ

d

V

J = \iiint_Vr^2\rho dV

J=Vr2ρdV
简单的说就是质量微元到指定线距离的平方 乘积在积分。 转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置

惯性矩

面积元素dA与其至z轴或y轴距离平方的乘积在积分(如果平面的坐标系使用yz表示)

I

z

=

y

2

d

A

I_z=\int{y^2dA}

Iz=y2dA
惯性矩的物理意义是指截面抵抗弯曲的性质。与之相关的有平行移轴定理等

对比

  1. 定义的积分形式上,转动惯量是和质量相关的(密度),惯性矩只是和距离相关(当然转动惯量也和距离相关)
  2. 物理意义上两个用途也不一样,一个类比质量,一个表示截面抗弯系数
  3. 我也还没理解透,待补充吧

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