任意の軸を設定し、その任意軸回りの断面2次モーメントを求める まず、任意の z 軸を設定します。 解答1 では、 30mm×1mmの縦長の部材の中心に z 軸を設定 してみましょう。 長方形の図心軸回りの断面2次モーメントは bh 3 /12 で簡単に求められるので、下図のように3つの長方形に分類し、 z 軸から各図形の図心までの距離 y 、面積 A 、各図形の図心軸回りの断面2次モーメント I 0 、z軸回りの断面2次モーメントを求めるためにy 2 Aを求めます。 それぞれ計算しますが、下の表のように表すと簡単にまとめられます。表では、図の 下向きを正 としています。 この表から、任意軸として設定したz軸回りの断面2次モーメント I z を算出します。 I z = I 0 + y 2 A =4505. 83 + 14297. 5 =18803. 333 [cm 4] 2. 図形の図心を求める 次に、図形の図心を求めていきます。 図形の図心を算出するには、断面1次モーメントを用います。 図心軸の z 軸からの距離を y 0 とし、 z 軸に対する断面1次モーメントを G z とすると、以下の式から y 0 の位置が算出できます。 y 0 = G z / A = ∑Ay / ∑A =-245 / 130 =-1. 平行軸の定理を分かりやすく説明【慣性モーメントの計算】 - 具体例で学ぶ数学. 88461 [cm] すなわち、 z 軸からマイナス向き(上向き)に1. 88cmいったところに図心軸 z 0 があることがわかりました。 3. 1,2の結果から、図心軸回りの断面2次モーメントを求める ここまで来ると後は簡単です。 1. で使った I z = I 0 + y 2 Aを思い出しましょう。 これを図心軸回りの断面2次モーメント I z0 に適用すると、以下の式から図心軸回りの断面2次モーメントを算出できます。 I z0 = I z – y 0 2 A =18803. 33 – 1. 88461 2 ×130 =18341. 6 [ cm 4] ということで、 正解は18341. 6 [ cm 4] となります。 ※四捨五入のやり方で答えが少し異なることがありますが、ここでは厳密に定義していません。 解答2 解答2 では最初に設定する z 軸を 解答1 と異なるところに設定して計算していきます。 計算の内容は省略しながら書いていきます。流れは 解答1 と全く同じです。 任意の z 軸を、 1mm×40mmの横長の部材の中心に設定 します。 解答1 の計算の過程で気付いた方も多いと思いますが、 分割したそれぞれの図形(この問題で言う①②③)の図心を通る軸を設定すると、後々計算が楽になります 。 先程と同じように、表にまとめてみましょう。ここでも、下向きを正としています。 この表を基に、 z 軸回りの断面2次モーメントを求めます。 =4505.
断面二次モーメントって積分使うし、図形の種類も多くて厄介な分野ですよね。 正方形や長方形ならまだ単純ですが、円や三角形になると初見では複雑でよくわからないと思います。 (※別記事で、長方形、正方形、円、中空円、三角形、楕円の図形と断面二次モーメントの公式をまとめました。ぜひこちらもご覧ください↓) 【断面二次モーメントの公式まとめ】公式・式の意味・導出過程が分かる! そこで本記事では、導出が複雑な三角形の断面二次モーメントの公式をどこよりも分かりやすく解説します。 正直、実際に使う材料の形は長方形や円ばかりで三角形の材料を使うことはほとんどありませんが、大学の定期試験で"三角形の断面二次モーメントの公式を導出せよ"なんて問題が出る可能性が十分にあります。 この機会に三角形の断面二次モーメントの公式と導出をおさらいしましょう。 三角形の断面二次モーメントの公式とは?
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