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截面几何特性计算

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所有处理都在浏览器本地完成,数据不上传服务器

选一种截面型式,填几个尺寸,立刻得到它的面积、形心位置、惯性矩 Ix / Iy、抵抗矩 Wx / Wy 与回转半径 ix / iy,右边同时画出这个截面和它的形心轴。 这里算的只是几何 —— 与材料、荷载、设计规范都无关。 用的公式就这几行,没有别的:`A = ΣAᵢ`;`yc = ΣAᵢyᵢ / A`(y 自底边量起);`Ix = Σ(Iᵢ + Aᵢyᵢ²) − A·yc²`(先对各块对底边取矩,再移轴到形心);`W = I / y_max`;`i = √(I/A)`。 六种型式走的是同一段代码 —— 因为它们都被表示成「几个带符号的矩形/圆」(箱形 = 大矩形减小矩形,圆管 = 大圆减小圆,T 形 = 翼缘加腹板),所以图与数字出自同一份数据,不可能出现「图上是三块、算的却是四块」这种看不出错的错。 输入与结果用同一个单位,不做换算:面积是单位的平方、抵抗矩是立方、惯性矩是四次方。填 mm 就得到 mm²、mm³、mm⁴。 ⚠️ T 形的形心偏上,上下边缘到形心的距离差很多,抵抗矩会差一倍以上 —— 所以这个工具上下边缘各给一个数,按受拉侧取用。

功能

  • 六种型式:矩形、圆形、圆管、箱形(四边等厚)、T 形、工形(上下翼缘等厚)
  • 面积、形心距底边(不对称截面还给距顶边)
  • 惯性矩 Ix(强轴)与 Iy(弱轴)
  • 抵抗矩上下边缘分开给,T 形这类不对称截面不会用错那个数
  • 回转半径 ix 与 iy
  • 实时画出截面与形心轴(点划线),图形跟着尺寸一起变
  • 拼出来的截面给出分块明细(每块的面积与形心高),可以手算复核
  • 单位可选 mm / cm / m / in,输入与输出同一单位
  • 尺寸不合法(为零、负数、圆管壁厚撑满)会当场说明原因,不返回一个看着正常的错数

使用方法

  1. 选一种截面型式
  2. 填入该型式需要的尺寸(只需填出现的几个框)
  3. 需要的话换一个单位
  4. 左侧出现截面图与形心轴,右侧给出全部结果
  5. 点「复制」逐行取用,或复制整份结果

常见问题

这个工具能算出构件能承受多大的力吗?
不能,也不打算。这里只算截面的几何性质 —— 惯性矩就是惯性矩,与混凝土还是钢、C30 还是 Q355 都无关。承载力要结合材料强度与设计规范,那是另一个量级的问题,而且算错有工程安全后果,不适合一个免费网页工具来做。
为什么 T 形截面的上下抵抗矩不一样?
因为形心不在半高处。抵抗矩是 `I / y_max`,上下边缘到形心的距离不同,得到的结果自然不同。T 形的形心偏上(材料集中在翼缘),下边缘离形心更远,所以下边缘的抵抗矩更小 —— 受拉侧在下时要用小的那个,用错了会低估应力。
形心那条点划线是什么?
是形心轴。惯性矩与抵抗矩都是绕形心轴计算的(平行轴定理:绕任意轴的惯性矩 = 绕形心轴的惯性矩 + A·d²)。图上画出来是为了让你一眼看出形心到底偏在哪边 —— T 形偏上、工形居中。
单位怎么处理?mm 和 cm 的结果怎么换算?
输入与结果同单位,工具不做换算,免得在中间步骤引入误差。要自己换:长度差 10 倍时,面积差 100 倍(10²)、抵抗矩差 1000 倍(10³)、惯性矩差 10000 倍(10⁴)。所以 5.4e9 mm⁴ 就是 5.4e5 cm⁴。
圆管为什么填壁厚而不是内径?
因为圆管是按外径和壁厚标的(φ200×10)。填壁厚的好处是「内径」这个派生值不会和你填的数打架 —— 内孔直径由 `外径 − 2×壁厚` 唯一确定,两者只能有一个是输入。
结果有几位有效数字?
6 位。惯性矩动辄 10⁹ 量级,写成 `5400000000` 要数零,所以超过一千万或小于千分之一时改用科学计数法(`5.4e9`)。

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