圆形的惯性矩推导公式则.doc

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圆形的惯性矩推导公式5则 以下是网友分享的关于圆形的惯性矩推导公式的资料5篇,希望对您有所帮助,就爱阅读感谢您的支持。 《惯性矩、静矩,形心坐标公式范文一》 §I?1 截面的静矩和形心位置 如图I ?1所示平面图形代表一任意截面,以下两积分 S z =?y d A ??A ? S y =?z d A ? A ?(I ?1) 分别定义为该截面对于z 轴和y 轴的静矩。 静矩可用来确定截面的形心位置。由静力学中确定物体重心的公式可得 图I ?1 y d A ??y C A ? ?z d A ??A z C =? A ? = 利用公式(I ?1),上式可写成 ?S y C ==z ? A A ? ? z d A S y ?z C ==? A A ?(I ?2) y d A 或 S z =Ay C ?? S y =Az C ? y C =z C S z A S y (I ?3) ?????= A ??(I ?4) 如果一个平面图形是由若干个简单图形组成的组合图形,则由静 矩的定义可知,整个图形对某一坐标轴的静矩应该等于各简单图形对 同一坐标轴的静矩的代数和。即: ? S z =∑A i y ci ? ?i =1 ?n S y =∑A i z ci ? ?i =1?(I ?5) 式中A i 、y ci 和z ci 分别表示某一组成部分的面积和其形心坐标,n 为简 单图形的个数。 将式(I ?5)代入式(I ?4),得到组合图形形心坐标的计算公式为 ? A y ∑i ci ? ?y c =i =1n A i ?∑??i =1 ?n A i z ci ?∑?i =1 z c =?A i ?∑?i =1?(I ?6) n n 例题I ?1 图a 所示为对称T 型截面,求该截面的形心位置。 解:建立直角坐标系zOy ,其中y 为截面的对称轴。因图形相对于y 轴对称,其形心一定在该对称轴上,因此z C =0,只需计算y C 值。将截面分成、两个矩形,则 例题I ?1图 A =0.072m2,A =0.08m2 y Ⅰ=0.46m,y =0.2m y c = ∑A y i i =1n n ci ∑A i =1 i A I y I +A II y II = A I +A II 0. 072?0. 46+0. 08?0. 2==0. 323m 0. 072+0. 08 §I ?2 惯性矩、惯性积和极惯性矩 如图I ?2所示平面图形代表一任意截面,在图 形平面内建立直角坐标系zOy 。现在图形内取微面积d A ,d A 的形心在坐标系zOy 中的坐标为y 和z ,到坐标原点的距离为ρ。现定义y 2d A 和z 2d A 为微面积d A 对z 轴和y 轴的惯性矩,ρ2d A 为微面积d A 对坐标原点的极惯性矩,而以下三个积分 I z =?y d A ? A ? ?2 I y =?z d A ? A ?2 I P =?ρd A ? A ?(I ?7) 2 222ρ=y +z 由图(I ?2)可见,,所以有 图I ?2 分别定义为该截面对于z 轴和y 轴的惯性矩以及对坐标原点的极惯性 矩。 I P =?ρd A =?(y +z )d A =I z +I y A A 222 (I ?8) 即任意截面对一点的极惯性矩,等于截面对以该点为原点的两任意正交坐标轴的惯性矩之和。 另外,微面积d A 与它到两轴距离的乘积zy d A 称为微面积d A 对y 、z 轴的惯性积,而积分 I yz =?zyd A A (I ?9) 定义为该截面对于y 、z 轴的惯性积。 从上述定义可见,同一截面对于不同坐标轴的惯性矩和惯性积一 般是不同的。惯性矩的数值恒为正值,而惯性积则可能为正,可能为负,也可能等于零。惯性矩和惯性积的常用单位是m 4或mm 4。 §I ?3 惯性矩、惯性积的平行移轴和转轴公式 一、惯性矩、惯性积的平行移轴公式 图I ?3 图I ?3所示为一任意截面, z 、y 为通过截面形心的一对正交轴,z 1、y 1为与z 、y 平行的坐标轴,截面形心C 在坐标系z 1O y 1中的坐标为(b ,a ),已知截面对z 、y 轴惯性矩和惯性积为I z 、I y 、I yz ,下面求截面对z 1、y 1轴惯性矩和惯性积I z 1、I y 1、I y 1z 1。 I z 1=I z +a 2A 2 (I ?11) (I ?10) 同理可得 I y 1=I y +b A 式(I ?10)、(I ?11)称为惯性矩的平行移轴公式。 下面求截面对y 1、z 1轴的惯性积I y z 。根据定义 11 I y 1z 1=?z 1y 1d A =?(z +b )(y +a )d A A A =?zy d A +a ?z d A

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