Indhold
Buckling er en matematisk egenskab, der beskriver effekten af overskydende stress eller tryk på en struktur. Det forekommer med stigninger i spændinger, hvilket får en struktur til ikke længere at opretholde ligevægt. Det endelige resultat af deformationen er normalt strukturelt sammenbrud, men der er flere forskellige typer deformation, der kan forekomme.
Uelastisk buckling
Uelastisk buckling forekommer i genstande som en søjle af mellemlængde og fremstillet af et stift materiale. Denne spænde forekommer, når trykbelastningen på en genstand overstiger materialernes proportionalgrænser (dvs. styrke og stivhed). Uelastisk buckling kan identificeres gennem genstande, der bliver deformeret på grund af overdreven kraft. En søjle passerer for eksempel gennem en proces kaldet æltning, hvor midterste af rygsøjlen bøjer ud over normal kraft.
Elastisk buckling
Elastisk buckling opstår i lange kolonner, der simpelthen understøttes. Det ligner uelastisk buckling, hvor de grundlæggende egenskaber af søjlen, styrke og stivhed er de samme, men slutresultatet er helt anderledes. Elastisk spænder forårsager, at søjlen eller objektet bliver misdannet, men i en mere alvorlig form end uelastisk buckling. Mens uelastisk buckling synes at skabe en "knælende" effekt, skaber elastisk buckling et fuldt buet udseende af objektet.
Kritisk belastning
Kritisk belastning er et afgørende tal for alle matematiske definitioner af buckling. Den kritiske belastning er den belastning, som stressen bliver større end kolonnen (eller objektet) kan opretholde. Enhver belastning over den kritiske belastning vil generere buckling. Den kritiske belastning kan beregnes ved hjælp af flere forskellige formler. Sådan beregnes vægtbegrænsninger på broer og veje. Beregning af denne vægtgrænse er nødvendig under projektet.
Projekter til buckling
Der er flere måder at matematisk definere buckling på. Hver teori definerer, hvordan elastisk eller uelastisk buckling opstår. Hver formel har et lidt anderledes resultat. For eksempel beskriver Euler ligningen den elastiske deformation. Shanleys teori beskriver den elastiske deformationskurve, mens tangentmodulets belastningsmodel beskriver den nedre grænse for mængden af kraft for deformationen at forekomme. Eulers model beskriver den absolutte kraft, som en kolonne kan modtage eller den øvre grænse mere fjern. De fleste designere favoriserer tangentmodulets belastningsmodel for at holde deres projekter sikre.
Real-world applikationer
Ud over at bruge den kritiske belastning til at definere vægtgrænserne for broer kræver alle bygninger, at den maksimale belastning på søjlerne understøttes, så taget ikke falder på dem. Dette ville ske, når de bærende søjler nåede deres kritiske belastning. Faktisk afhænger mange objekter i den virkelige verden af virkningerne af den kritiske spændebelastning, alt fra de såkaldte cykelhjul (som i det væsentlige er en lang søjle snoet og holdes på plads ved lynnedslag) til broer og veje, som cyklister bruger.