Innehåll
Buckling är en matematisk egenskap som beskriver effekten av överdriven stress eller tryck på en struktur. Det uppstår med ökningar i spänning, vilket gör att en struktur inte längre upprätthåller jämvikt. Det slutliga resultatet av deformationen är vanligen strukturell sammanbrott, men det finns flera olika typer av deformation som kan uppstå.
Oelastisk buckling
Oelastisk buckling förekommer i föremål som en kolonn av mellanliggande längd och gjord av ett styvt material. Denna knäckning uppträder när tryckbelastningen på ett föremål överstiger de proportionella gränserna för materialen (dvs hållfasthet och styvhet). Oelastisk buckling kan identifieras genom föremål som blir deformerade på grund av överdriven kraft. En kolumn passerar exempelvis genom en process som kallas knådning, där mitten av ryggraden böjer sig bortom normal kraft.
Elastisk buckling
Elastic buckling förekommer i långa kolumner som enkelt stöds. Det liknar oelastisk buckling, där kolonnens grundläggande egenskaper, styrka och styvhet är desamma, men slutresultatet är ganska annorlunda. Elastisk böjning gör att kolonnen eller föremålet blir missformat, men i en strängare form än oelastisk buckling. Medan oelastisk buckling verkar skapa en "knälande" effekt skapar elastisk buckling ett helt böjt utseende av föremålet.
Kritisk belastning
Kritisk belastning är ett viktigt tal för alla matematiska definitioner av buckling. Den kritiska belastningen är den belastning på vilken stressen blir större än kolonnen (eller objektet) kan upprätthålla. En eventuell belastning över den kritiska belastningen kommer att generera buckling. Den kritiska belastningen kan beräknas med flera olika formler. Således kan man beräkna viktbegränsningar på broar och vägar. Beräkningen av denna viktgräns är nödvändig under projektet.
Projekt för buckling
Det finns flera sätt att matematiskt definiera buckling. Varje teori definierar hur elastisk eller oelastisk buckling uppstår. Varje formel har ett något annorlunda resultat. Exempelvis beskriver Euler ekvationen den elastiska deformationen. Shanleys teori beskriver den elastiska deformationskurvan, medan tangentmodul-belastningsmodellen beskriver den nedre gränsen för mängden kraft för deformationen att uppstå. Eulers modell beskriver den absoluta kraft som en kolumn kan ta emot eller den övre gränsen är mer avlägsen. De flesta designers gynnar tangentmodulens lastmodell för att hålla sina projekt säkra.
Verkliga applikationer
Förutom att använda den kritiska belastningen för att definiera viktbegränsningar för broar, kräver alla byggnader att den maximala belastningen på kolumnerna ska stödjas så att taket inte faller på dem. Detta skulle inträffa när lastbärande kolumner nådde sin kritiska belastning. Faktum är att många föremål i den verkliga världen beror på effekterna av den kritiska spännbelastningen, allt från de så kallade cykelhjulen (som i huvudsak är en lång kolonn vridad och hålls på plats av blixten) för broar och vägar som cyklister använder.