VDI2230中關于扇形圓環截面的慣性矩公式小結

背景:

在學習螺栓強度校核VDI2230的過程中,有使用到求:螺栓連接面的慣性矩問題。其中遇到對于圓周均勻分布的螺栓求取單個螺栓在通孔位置的慣性矩公式。

VDI2230中關于扇形圓環截面的慣性矩公式小結的圖1VDI2230中關于扇形圓環截面的慣性矩公式小結的圖2

VDI2230未注明公式出處,為驗證準確性與機械設計手冊公式及制圖軟件進行對比。該過程中注意到如下問題:

問題:

機械設計手冊中關于“扇形圓環” 慣性矩的公式:

VDI2230中關于扇形圓環截面的慣性矩公式小結的圖3

設計手冊中關于Ix特指穿過截面重心“S”的xx軸慣性矩。

當關注的軸線沒有穿過截面重心“S”時,簡單將Ix公式中ys替換為y會造成錯誤。

VDI2230中關于扇形圓環截面的慣性矩公式小結的圖4

示例:

使用3D軟件和手冊推薦公式進行對比

VDI2230中關于扇形圓環截面的慣性矩公式小結的圖5

VDI2230中關于扇形圓環截面的慣性矩公式小結的圖6

原因:

關鍵點在于手冊中的“ys”特指穿過截面重心“S”的xx軸與圓心ox軸的距離。

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由慣性矩平行軸定理出發,推導替換VDI2230的截面慣性矩公式。

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