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Calculateur de flèche de poutre

Quatre boîtiers fixes seulement : un faisceau simplement supporté avec une charge de point médian ou une charge uniforme à pleine portée, et un cantilever avec une charge de point libre ou une charge uniforme à pleine portée. Le modèle suppose une IE constante, un faisceau prismatique, des supports idéaux, une petite déviation statique linéaire-élastique et une déformation de cisaillement négligeable.

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    Matériau de structure Élastique Modulus & Perle Stiffness Benchmark

    Le module de Young (E), le rapport de Poisson, la résistance au rendement et les critères de déviation admissibles pour les alliages d'ingénierie standard, les polymères et le bois.

    Matériau de structure Élastique Modulus & Perle Stiffness Benchmark
    Classe du matériau/alliageModulus de Young (E)Rapport de Poisson (ν)Capacité de rendement (σ_y)Limite de déflection admissibleLignes directrices relatives à la rigidité structurale
    Acier au carbone structurel Q235B / A36205 GPa (29,7 Mpsi)0.28 - 0.30235 MPa (34 ksi)Poutres de sol L/360; purlines de toit L/250Norme économique pour les cadres structurels; maximiser la profondeur h pour stimuler efficacement I_z
    Haute résistance à faible alliage Q355B / A572 Gr50206 GPa (29,9 Mpsi)0.28 - 0.30355 MPa (51 ksi)Poutres de piste de grue L/500-L/600Même module E que l'acier doux malgré une résistance plus élevée de 50 %; la déformation régit la conception par rapport à la contrainte
    Acier inoxydable austénitique 304 / 1.4301193 GPa (28,0 Mpsi)0.29205 MPa (30 ksi)Cadres propres L/400; tuyauterie sanitaire L/300Le module E est inférieur d'environ 6 % à celui de l'acier au carbone, ce qui donne une plus grande flexion d'environ 6 % sous des charges identiques
    Alliage de structure en aluminium 6061-T6 / 6082-T669 GPa (10,0 Mpsi)0.33276 MPa (40 ksi)Aéronautique et porte-robots automatisés L/500L'étroitesse E est seulement 1/3 de l'acier; nécessite une section de profil plus profonde pour obtenir la rigidité correspondante
    En fonte grise HT200 / Classe ASTM 30105 GPa (15,2 Mpsi)0.26130 MPa (résultat de la force)Lits-guides pour machines-outils L/1000-L/2000Superbe amortissement des vibrations mais fragile en tension; utiliser des coupes transversales encadrées en côtes
    Alliage de titane TC4 / Ti-6Al-4V Grade 5114 GPa (16,5 Mpsi)0.34880 MPa (128 ksi)Escaliers d'aéronefs et poutres d'ailes médicales L/300Résistance spécifique exceptionnelle, mais le module E est 55% de l'acier; sujet à un grand déplacement élastique
    Bois de construction (Douglas Fir / C24)11,0 GPa (1,6 Mpsi)0.3024 MPa (force de compression)Salles d'étage résidentielles L/360; total L/200Module parallèle à grain; la déflexion à long terme doit tenir compte des facteurs d'humidité et de fluage
    Composite de fibre de carbone (Module élevé du PRFC)230 - 300 GPa (43 Mpsi)0.311 500 MPa (tension axiale)Machines à mesurer les coordonnées (CMM) L/2000La rigidité axiale dépasse l'acier à 1/5 de la densité; dilatation thermique presque nulle et fréquence naturelle élevée

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    Formule et méthode

    Déflexion du faisceau structural et équations de contrainte flexionnelle (Théorie des faisceaux Euler-Bernoulli): moment d'inertie de la zone I_z = y² dA (rectangle solide I = b·h³/12; cylindre solide I = π·d⁴/64; tube creux I = π·(D⁴ - d⁴)/64). Conditions limites: (1) Poutre simplement prise en charge avec charge centrale F: déviation maximale v_max = (F·L³) / (48-E.I.), moment de flexion maximal M_max = (F.L.) / 4; (2) Poutre prise en charge simple avec charge uniforme q: flexion maximale v_max = (5·q·L⁴) / (384-E.I.), moment de flexion maximal M_max = (- - - - - - - - - Oui.L²) / 8; (3) Faisceau de cantilever avec charge au point d'extrémité F: flexion maximale v_max = (F·L³) / (3-E.I.), moment de flexion maximal M_max = F·L; (4) Faisceau de cantilever avec charge uniforme q: flexion maximale v_max = (Q·L⁴) / (8-E.I.), moment de flexion maximal M_max = (- - - - - - - - - Oui.L²) / 2. Pression maximale de flexion σ_max = M_max / W_z = (M_max · y_max) _Iz, fermé par σ_max ≤ [σ] = σ_y / n_s.

    Exemple de travail

    Pour une charge centrale simplement supportée, L=2000 mm, E=200 GPA, I=8,000,000 mm⁴ et P=1000 N donner environ 0.104167 mm Déflexion maximale vers le bas à x=1000 mM.

    Hypothèses et limites

    • Fourniture E et I pour le matériau réel, la section et l'axe de flexion. 200 GPa est un exemple; aucun matériau ou nom de section n'est déduit. Je suis le deuxième moment de la zone, pas le module de section, la zone ou le moment d'inertie en masse.
    • La charge ponctuelle simplement supportée doit être à l'extrémité médiane; la charge ponctuelle doit être à l'extrémité libre. Une charge uniforme couvre tout le L. w est la charge par longueur: 1 N/mm = 1 kN/m, pas la charge totale. L'auto-poids n'est inclus que si vous l'ajoutez à w.
    • Seule l'amplitude de la déviation et l'emplacement standard sont signalés. Pour les charges non nulles, le maximum est à L/2 pour les supports simples et à L pour un cantilever. À la charge zéro, le faisceau entier a une déflexion zéro, de sorte que son emplacement maximal n'est pas unique.
    • La résistance, la stabilité, la déflexion de cisaillement, la dynamique, la flexibilité de connexion et les limites de code ne sont pas vérifiées; aucune capacité ou conclusion de sécurité n'est faite. Une grande déformation, une IE variable, des charges multiples et d'autres supports nécessitent un modèle approprié.

    Foire aux questions

    Quelle est la distinction physique entre le moment d'inertie (I) et le module de section (W)?

    Moment d'inertie (I, en mm⁴ ou en⁴) quantifie la distribution géométrique de la surface transversale par rapport à l'axe neutre (I = ∫ y² dA), résistance dictée à la flexion ou à la rigidité. Un moment d'inertie plus élevé réduit la flexion élastique sous la charge. (W ou S, en mm³ ou in³), définie comme suit W = I / y_max, mesure la résistance au rendement ou à la résistance du matériau. Dans la conception structurale, qu'une rupture du faisceau ou des virages permanents soit vérifiée par contrainte flexionnelle σ = M / W, alors qu'il saigne trop ou bloque les machines adjacentes est dictée strictement par le moment de l'inertie I.

    Pourquoi un faisceau cantilever dévie-t-il 16 fois plus qu'un faisceau simplement supporté sous des charges ponctuelles identiques?

    Pour un faisceau de longueur identique L, moment d'inertie I et module E soumis à la charge F: Un faisceau simplement pris en charge répartit la charge sur deux supports (F/2 chaque), produisant la déflexion du centre de pic v_ss = (F·L³) / (48-E.I.). Un faisceau de cantilever serre tous les moments de réaction à une racine, provoquant une courbure angulaire à composé non inhibé sur toute la longueur à l'extrémité libre, donnant v_cant = (F·L³) / (3-E.I.). Le rapport des coefficients (1/3) / (1/48) égale exactement 16. Un profil cantileveré sous déflecteurs de charge de pointe 1,600% plus que lorsqu'ils sont supportés aux deux extrémités, expliquant pourquoi les surplombs nécessitent des profils beaucoup plus profonds ou des armatures diagonales.

    Comment les limites maximales admissibles de déviation du faisceau sont-elles déterminées en ingénierie structurelle et de précision?

    Les limites de déflection sont exprimées en fractions de la longueur de calibrage (L/x) afin de préserver la fonctionnalité, d'empêcher la fissuration du plafond, l'évanouissement du panneau de verre ou la fixation du mécanisme. Dans le domaine du génie civil structurel, la déflexion du plancher du bâtiment est traditionnellement limitée par le L/360, les purlins du toit par le L/250 et les poutres de piste de grues par le L/500 à L/600 pour éviter le déraillement des roues. Dans le domaine de la mécanique de précision et de la robotique, où la déflexion dégrade directement la précision de la trajectoire de l'outil, les portiques de machines et les lits à glissière linéaire imposent des seuils rigides entre L/1000 et L/2000, ce qui entraîne souvent des déflexions absolues inférieures à 10-20 micromètres.

    Pourquoi l'augmentation de la profondeur du profil (h) est-elle plus efficace pour la rigidité que l'élargissement de la largeur (b)?

    A partir du moment rectangulaire de la formule d'inertie I = (b·h³) / 12, profondeur h influence la rigidité cubique (h³), alors que la largeur b écailles seulement linéairement. 100% plus matériel et double simplement le moment d'inertie (2x). En revanche, doublement de la hauteur h en utilisant la même 100% l'addition de matériaux élargit le moment d'inertie par 2³ = 8 heures (800% raideur), déflexion de coupe vers 1/8Ce principe fondamental explique pourquoi I-les poutres, H-les sections, et les tubes de structure rectangulaires hauts dominent la conception mécanique: le positionnement de la zone de section transversale aussi loin que possible de l'axe neutre maximise la rigidité de flexion par kilogramme d'acier.

    À quel rapport spatio-profondeur la déformation du cisaillement (théorie du faisceau de Timoshenko) devient-elle significative?

    La théorie classique des faisceaux Euler-Bernoulli suppose que les sections planes restent planes et perpendiculaires à l'axe neutre, sans tenir compte de la déformation transversale du cisaillement. Cette hypothèse est exacte dans les 2 % pour les faisceaux minces avec des rapports d'échelle à profondeur L/h > 10. Cependant, sur les poutres structurales profondes ou les surplombs courts de la machine où l'échelle à la profondeur tombe en dessous de 10 (h/L > 0,1), la déformation de cisaillement transversal produit une déformation de section transversale mesurable. Dans des éléments aussi courts et profonds, la déflexion de cisaillement contribue de 15 à 40 % de la déflexion totale. Ignorer cela sous-estime dangereusement la déformation ; les ingénieurs doivent appliquer la théorie des faisceaux de Timochenko, superposer les déformations flexurales et cisaillement : v_total = v_flexure + v_shear.

    Comment puis-je calculer la déviation d'un faisceau simplement supporté?

    Pour un faisceau simplement pris en charge avec une charge centrale de point, déflexion maximale δ = F × L³ ÷ (48 × E × I); pour une charge uniforme δ = 5 × q × L⁴ ÷ (384 × E × I); pour un cantilever avec une charge d'extrémité δ = F × L³ ÷ (3 × E × I). Pour acier avec E = 206,000 MPa et un solide 50 × 100 mm rectangle, I = 50 × 100³ ÷ 12 ≈ 4.17 × 10⁶ mm⁴; au-dessus de 2,000 mm portée avec 5,000 N au milieu de l'échelle, δ ≈ 5,000 × 2,000³ ÷ (48 × 206,000 × 4.17 × 10⁶) ≈ 0.97 mm. Le résultat n'est qu'une petite déviation linéaire-élastique et n'indique pas si le faisceau est suffisamment fort.

    Références

    Guide pratique de calculatrice de déflection de faisceau et questions courantes

    Que calcule la calculatrice de déflection de Beam?

    Quatre boîtiers fixes seulement: un faisceau simplement supporté avec une charge de point médian ou une charge uniforme à pleine portée, et un cantilever avec une charge de point libre ou une charge uniforme à pleine portée. EI, un faisceau prismatique, des supports idéaux, une petite déviation statique linéaire-élastique et une déformation de cisaillement négligeable. (Théorie des faisceaux Euler-Bernoulli): moment d'inertie de la zone I_z = y² dA (rectangle solide I = b·h³/12; cylindre solide I = π·d⁴/64; tube creux I = π·(D⁴ - d⁴)/64). Conditions limites: (1) Poutre simplement prise en charge avec charge centrale F: déviation maximale v_max = (F·L³) / (48-E.I.), moment de flexion maximal M_max = (F.L.) / 4; (2) Poutre prise en charge simple avec charge uniforme q: flexion maximale v_max = (5·q·L⁴) / (384-E.I.), moment de flexion maximal M_max = (- - - - - - - - - Oui.L²) / 8; (3) Faisceau de cantilever avec charge au point d'extrémité F: flexion maximale v_max = (F·L³) / (3-E.I.), moment de flexion maximal M_max = F·L; (4) Faisceau de cantilever avec charge uniforme q: flexion maximale v_max = (Q·L⁴) / (8-E.I.), moment de flexion maximal M_max = (- - - - - - - - - Oui.L²) / 2. Pression maximale de flexion σ_max = M_max / W_z = (M_max · y_max) _Iz, fermé par σ_max ≤ [σ] = σ_y / n_s.

    Quand est-ce utile ?

    Pour une charge centrale simplement supportée, L=2000 mm, E=200 GPA, I=8,000,000 mm⁴ et P=1000 N donner environ 0.104167 mm Déflexion maximale vers le bas à x=1000 mM.

    Comment puis-je entrer les entrées?

    Entrez les entrées pour la calculatrice de déflection de faisceau: état de support, type de charge et position, longueur de span ou cantilever L, module élastique E (remplacez l'exemple si nécessaire), deuxième moment de la zone I sur l'axe de flexion, charge point vers le bas P à la position indiquée, charge ligne uniforme pleine portée vers le bas w. Calculer, vérifier les unités et les hypothèses, puis copier ou télécharger les résultats.

    Comment interpréter les résultats?

    Fourniture E et I pour le matériau réel, la section et l'axe de flexion. 200 GPa est un exemple; aucun matériau ou nom de section n'est déduit. Je suis le deuxième moment de la zone, pas le module de section, la zone ou le moment d'inertie en masse. La charge ponctuelle simplement supportée doit être à l'extrémité médiane; la charge ponctuelle doit être à l'extrémité libre. Une charge uniforme couvre tout le L. w est la charge par longueur: 1 N/mm = 1 kN/m, pas la charge totale. L'auto-poids n'est inclus que si vous l'ajoutez à w. Seule l'amplitude de la déviation et l'emplacement standard sont signalés. Pour les charges non nulles, le maximum est à L/2 pour les supports simples et à L pour un cantilever. À la charge zéro, le faisceau entier a une déflexion zéro, de sorte que son emplacement maximal n'est pas unique. La résistance, la stabilité, la déflexion de cisaillement, la dynamique, la flexibilité de connexion et les limites de code ne sont pas vérifiées; aucune capacité ou conclusion de sécurité n'est faite. Une grande déformation, une IE variable, des charges multiples et d'autres supports nécessitent un modèle approprié.

    Où sont traitées mes entrées ?

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