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Tabelle zur Berechnung von Flächenträgheitsmomenten
Formalisierung der Berechnung
Eine in der Praxis sehr häufig vorkommende Aufgabe ist die Ermittlung der
Trägheitsmomente einer Fläche, die sich aus Teilflächen zusammensetzt,
deren Schwerpunkte und Trägheitsmomente bekannt sind.
Dafür wird im Kapitel "Biegung" folgendes Vorgehen empfohlen:
- Die Fläche wird in geeignete Teilflächen
Ai zerlegt.
Dabei ist es oft sinnvoll, aus größeren Teilflächen eine
kleinere auszuschneiden (nebenstehende Abbildung:
2 Rechtecke mit einem Kreisausschnitt). Ausschnittflächen
gehen mit negativem Vorzeichen in die Rechnung ein.
- Bezogen auf ein globales
x-y-Koordinatensystem
werden die Schwerpunktkoordinaten
xi,
yi
der Teilflächen eingezeichnet.
-
Für jede Teilfläche Ai
wird ein lokales
xi-yi-Schwerpunkt-Koordinatensystem
so festgelegt, dass die Achsen
parallel zu den Achsen des globalen Koordinatensystems verlaufen.
- Ausfüllen der hellblauen Zellen in der folgenden Tabelle, wobei die weitere
Rechnung möglichst automaisiert ablaufen sollte. Hier wird eine Excel-Tabelle
verwendet, in der für alle zu berechnenden Werte die Formeln bereits
hinterlegt sind (Download der Excel-Datei durch Klicken auf das Bild).
Beispiel aus dem Kapitel "Biegung"
Nachfolgend wird eine Tabelle gezeigt, in die entsprechend der
oben angegebenen Vorschrift für die neben der Tabelle zu sehende Fläche
(und die darunter dargestellte Einteilung in Teilflächen)
die hellblau unterlegten Zellen ausgefüllt wurden
(Download der Excel-Datei durch Klicken auf das Bild):
Programme zur Berechnung von Flächenträgheitsmomenten
Es gibt recht komfortable Möglichkeiten, die Berechnung von
Flächenträgheitsmomenten wirksam zu kontrollieren:
- Mit dem unter
www.TM-interaktiv.de
angebotenen Programm
"Flächenträgheitsmomente − Online-Berechnung"
kann die Rechnung interaktiv erledigt werden. Das nebenstehend
zu sehende Ergebnis
bestätigt die oben durchgeführte Rechnung.
- Zum Download verfügbar ist das Programm FMOM. Die Berechnung
des aktuellen Beispiels und den Link zum Download findet man
hier.