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极惯性矩

极惯性矩

的有关信息介绍如下:

‌极惯性矩(Polar moment of inertia)是衡量截面对于该点惯性的一种物理量,与横截面和尺寸有关,是计算‌抗扭截面系数的一个重要物理量。它反映了截面上所有点到某点的距离平方的和,可用于计算杆件在扭转状态下的最大切应力。极惯性矩的计算公式为Ip=∫Aρ2dAI_p=\int_A{\rho^2dA}Ip​=∫A​ρ2dA,其中ρ\rhoρ是面上各点到某点的距离,dAdAdA是面积微元。极惯性矩的量纲是长度的四次方,其大小与坐标系位置有关,但截面对任意一对互相垂直轴的惯性矩之和等于截面对该二轴交点的极惯性矩。对于圆管等特殊形状的截面,极惯性矩的计算会有特定的公式。例如,圆环截面对坐标原点的极惯性矩可以通过积分计算,其中ρ2=y2+z2\rho^2=y^2+z^2ρ2=y2+z2,代入极惯性矩计算公式得到Ip=∫Aρ2dA=∫Ay2dA+∫Az2dAI_p=\int_A{\rho^2dA} = \int_A{y^2dA} +\int_A{z^2dA}Ip​=∫A​ρ2dA=∫A​y2dA+∫A​z2dA。这表明,无论坐标系如何移动和旋转,截面对坐标原点的极惯性矩等于截面对两个坐标轴的惯性矩之和的关系始终满足。极惯性矩与截面惯性矩的区别在于它们用于不同的受力形式。惯性矩用于弯曲应力,而极惯性矩用于扭转应力。某些对称的截面,如圆形和长方形等,其极惯性矩等于2倍的截面惯性矩。‌此外,极惯性矩的常用计算公式包括矩形对于中线的惯性矩、三角形、圆形对于坐标轴的惯性矩等,这些公式因坐标系的不同而有所不同。‌

极惯性矩