座屈とは、長手方向の圧縮力を受けた材料が曲がり、加えられた力に対して垂直な方向に変形する傾向のことです。
(土木工学で使用される) 座屈という用語は、座屈と同義です。
材料抵抗
材料強度の分野では、座屈とは、長手方向の圧縮を受けた梁が曲がり、加えられた力に対して垂直な方向に変形する傾向を指します。
たとえば、柔軟なプラスチック定規を考えてみましょう。この定規の端を持って引っ張ると、定規が壊れる前に、その力によって定規の材質であるプラスチックの機械的引張強度に等しい応力が定規に発生するはずです。一方、この定規を手のひらで挟んで押すと、縦方向に穏やかに応力がかかるのではなく、牽引力がかかる定規よりもはるかに簡単に曲がったり壊れたりしてしまいます。この現象を座屈といいます。
ビームが長く、断面が小さい場合、座屈が発生しやすくなります。座屈の傾向は、梁の接続の種類によっても異なります。ここでビームという用語が使用されている場合でも、モデルが信頼できる結果を提供するには、ビーム理論の特定の仮定 (微小変位仮説) を放棄する必要があります。変位は無限小ではないため、二次理論を受け入れなければなりません。
したがって、それを超えると座屈による破損の危険性がある臨界荷重は、オイラーの公式で計算できます。
または
係数l k は、ヒンジ付きビームの長さに相当する長さを表します。これは、ビームの 2 つの変曲点を隔てる距離です。それで、
- 両端がヒンジで固定された梁の場合、 l k = 1 * L 、梁の長さ。
- 両端に埋め込まれた梁の場合、 l k = 0.5 * L ;
- 埋め込み回転ビームの場合、 l k = 0.7 * L ;
- 自由に埋め込まれたビームの場合、 l k = 2 * L。
実際の計算
この問題は、土木工学の柱や機械工学のコネクティング ロッド、つまり必然的に長さが長くなり圧縮を受ける要素のサイズを決定する場合に真剣に考慮されます。
ただし、実際には、ビームの寸法の計算に使用されるのはオイラーの公式ではありません。通常、細長係数と呼ばれる幾何学的パラメータλ を定義します。
ここで、ρ はビームの回転半径、S はこのビームの断面です。
次に、材料の特性のみに依存する臨界細長係数λ c を定義できます。
ここで、 σ e は材料の弾性限界です。
次に、ビームの細さの値λとλ cの値を比較することで、ビームに適用できる臨界荷重F c を決定できます。
- もし$$ {\scriptstyle \lambda \leq 20} $$、ビームは単純な圧縮状態にあります。$$ {F_c = \sigma_e * S \quad} $$
- もし$$ {\scriptstyle 20 < \lambda \leq \lambda_c} $$、次に、ランキンの実験式を使用します。$$ {F_c = \frac{2* \sigma_e * S}{1 + \left( \frac{\lambda}{\lambda_c} \right)^2}} $$
- もし$$ {\scriptstyle \lambda width=} $$\lambda_c” > の場合、オイラーの公式を使用します。これは次の形式で書き換えることができます。$$ {F_c = \frac{\sigma_e * S}{\left( \frac{\lambda}{\lambda_c} \right)^2}} $$
地質学
地質学でも、これと同じ現象が小規模で見られます。大きな大陸塊の圧縮により、大規模な（局所的および/または地域的な）山脈の形成が引き起こされます。しかし、大陸全体のスケール (小規模) では、弾性変形が発生し、一連の二次的な「くぼみ」と「隆起」が作成されます。
たとえば、西ヨーロッパのアルプスの衝突は、アルプスから遠ざかるにつれて重要性が薄れる他の二次起伏の形成に関与しています。中央山塊（「隆起」）とリマーニュ（「窪み」）です。ソローニュ（空洞）、アルモリカン山塊とアルプ・マンセル（こぶ、大西洋の開口部にも関連している）、北海（空洞、そのもう一つの説明要因は大西洋の開口部でもある）、ペイ・ド・コー山脈とペイ・ド・ブレイ山脈（こぶ）、カレー地域とピカルディ北部の湿地と干拓地（窪地）、ブーロンネ山脈、アルトワ山脈、アルデンヌ山脈とアイフェル山脈（ボス）、フランドル地方（窪地）。
ヒマラヤの反発も同様に説明できます。チベットの高原（窪み）、アルタイ（こぶ）、バイカル湖（窪み）です。
