"U" vs "n" orientasi profil saluran: mengapa perbedaan kekuatan?

Sebagai contoh, ukuran pita logam dapat diperpanjang dan tetap lurus ketika berada dalam orientasi "u", tetapi runtuh sebaliknya.

Saya menduga fenomena yang sama adalah mengapa rak logam memiliki lembaran logam di bagian atas, dan mengarah pada bagian bawah daripada bagian atas.

Kenapa ini?

Saya menduga : itu karena arah kompresi / ketegangan, dan tekuk. Karena sepotong panjang bahan yang dikompresi lebih cenderung melengkung daripada sepotong pendek. Dalam satu orientasi, tekuk hanya dapat terjadi ketika dinding melengkung di atas ketinggiannya tetapi pada orientasi lainnya, kompresi bekerja melintasi seluruh panjang saluran?

Kedua pendekatan yang masuk akal, dan pendekatan matematika dipersilakan; Saya menganggap rumus sudah mapan, menggunakan nilai "momen inersia" untuk profil balok atau serupa.

Anda benar.

Bagian saluran dalam orientasi "u" atau "n" jelas asimetris di sekitar sumbu x transversal. Ini berarti bahwa centroid-nya tidak terletak di titik tengah tingginya. Sebagai gantinya, centroid akan lebih dekat ke webnya daripada ke bukaan.

$y$

Menggunakan contoh pita pengukur logam Anda, pita pengukur terbuka tanpa dukungan lain akan berperilaku seperti penopang, dengan rotasi tetap pada "mulut" pita pengukur. Karena itu akan berada di bawah momen lentur negatif (kompresi di bagian bawah).

Karena pita pengukur sangat ramping, itu lebih sensitif terhadap tekuk karena kompresi daripada runtuh sederhana karena ketegangan. Oleh karena itu, untuk menghindari tekuk, Anda ingin memiliki pita pengukur dalam orientasi "u", yang akan mengurangi tekanan tekan, sekaligus meningkatkan tegangan tarik. Dalam orientasi "n", tegangan dibalik, dengan tegangan rendah dan kompresi tinggi (dan karenanya resistensi yang lebih rendah terhadap tekuk).