
【化】 moment of inertia
惯性矩(Moment of Inertia)是物理学和工程力学中描述物体抵抗旋转运动状态改变能力的量化指标。其英文对应术语为"moment of inertia",国际单位制中以kg·m²表示。根据材料力学理论,惯性矩的计算公式为: $$ I = int r , dm $$ 其中$r$为质量微元到旋转轴的垂直距离,$dm$为质量微元。
在工程应用领域,惯性矩主要用于以下三个方面:
需要区分"moment of inertia"与"second moment of area"的术语差异:前者描述质量分布对旋转的影响,后者专指几何形状对弯曲强度的贡献。这种术语区分在ASME标准文件中有明确界定。
惯性矩(又称截面二次矩)是描述物体截面形状抵抗弯曲变形能力的几何量,广泛应用于工程力学和材料力学中。以下是详细解释:
惯性矩是截面上各微元面积与到指定轴距离平方乘积的积分,数学表达式为: $$ I_x = int_A y , dA $$ 其中:
反映材料截面在受弯时的抗变形能力:
特性 | 惯性矩 | 转动惯量 |
---|---|---|
研究对象 | 截面形状 | 质量分布 |
应用场景 | 静力学弯曲计算 | 动力学旋转运动 |
量纲 | [长度]⁴ | [质量][长度]² |
极惯性矩(抗扭惯性矩): $$ J = int_A r dA = frac{pi d}{32} $$ 用于计算轴类零件的扭转角:( theta = frac{TL}{GJ} )
理解惯性矩是进行结构强度分析和机械设计的基础,实际应用中还需结合平行轴定理处理复杂截面。
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