En porte-à-faux

Un en porte-à-faux est un faisceau soutenu sur seulement une extrémité. Le faisceau supporte la charge à l'appui où il est résisté par le moment et l'effort de cisaillement . La construction en porte-à-faux tient compte des structures surplombantes sans attache externe. Des encorbellements peuvent également être construits avec les bottes ou les galettes

Ce contraste avec un faisceau simplement soutenu comme ceux trouvés dans un système de poteau et de linteau . Un faisceau simplement soutenu est soutenu aux deux extrémités avec des charges appliquées entre les appuis.

Dans les ponts, les tours, et les bâtiments

Des encorbellements sont largement trouvés dans la construction, notamment dans les ponts en porte-à-faux et les balcons . Dans des ponts en porte-à-faux les encorbellements sont habituellement construits comme paires, avec chacun en porte-à-faux employé pour soutenir une extrémité d'une section centrale. Le en avant jettent un pont sur dans le Ecosse est un exemple célèbre d'un pont de botte en porte-à-faux.

Les encorbellements provisoires sont employés souvent dans la construction. La structure partiellement construite crée un encorbellement, mais la structure réalisée n'agit pas en tant qu'encorbellement. C'est très utile quand des appuis provisoires, ou le Falsework , ne peuvent pas être employés pour soutenir la structure tandis qu'elle est établie (par exemple, au-dessus d'une chaussée ou d'un fleuve occupée, ou dans une vallée profonde). Tellement quelques ponts de voûte de botte de (voir le Navajo de jeter un pont sur ) sont construits de chaque côté comme encorbellements jusqu'à ce que les envergures s'atteignent et sont puis mis sur cric à part pour les soumettre à une contrainte dans la compression avant la jointure finale. Presque tous les ponts Câble-restés par sont construits using des encorbellements car celui-ci est l'un de leurs avantages en chef. Beaucoup de ponts de poutre en tôle sont le établi segmentally , ou dans les morceaux courts. Ce type de construction se prête bien à la construction en porte-à-faux équilibrée où le pont est construit dans les deux directions d'un appui simple.

Dans une application architecturale, le Fallingwater du de Frank Lloyd Wright de a utilisé des encorbellements pour projeter de grands balcons. Le toit construit au-dessus des stands au vieil au sol de football de Trafford utilise un encorbellement de sorte qu'appui ne bloque pas des vues du champ.

Les exemples moins évidents des encorbellements sont les tours hertziennes libre sans Type-fils et cheminées , qui résistent pour être soufflé plus de par le vent par l'action en porte-à-faux à leur base.

Dans des avions

Une autre utilisation de l'encorbellement est dans la conception à voilure fixe des avions , frayée par les Junkers de Hugo de en 1915. Les premières ailes d'avions ennuient typiquement leurs charges en utilisant deux (ou plus) ailes dans une configuration du biplan attachée avec des fils. Elles étaient semblables aux ponts de botte développé par octave Chanute , un ingénieur de de pont en chemin de fer. Les ailes ont été attachées avec les fils croisés ainsi elles resteraient parallèles, aussi bien qu'avant-à-en arrière pour résister le vrillage. Les câbles ont produit de la drague considérable, et il y avait d'expérimentation constante sur des manières de les éliminer.

Il était également souhaitable de construire un avion du monoplan , comme le flux d'air autour d'une aile affecte négativement l'autre dans un modèle de biplan. Les monoplans tôt ont employé des contrefiches (de même que font quelques avions légers courants), ou des câbles (de même que font quelques avions maison-construits modernes). L'avantage en employant des contrefiches ou des câbles est une réduction de poids pour une force donnée, mais avec la pénalité de la drague additionnelle. Ceci réduit la vitesse maximum, et augmente la consommation de carburant.

La conception d'aile courante la plus commune est l'encorbellement. Un grand faisceau simple, appelé le le longeron principal de , fonctionne par l'aile, en général plus près le bord d'attaque à environ 25 pour cent de toute la corde . En vol, les ailes produisent de l'ascenseur , et les longerons d'aile sont conçus pour supporter cette charge par le fuselage à l'autre aile. Pour résister au mouvement longitudinalement, l'aile sera habituellement équipée d'un deuxième plus petit traîner-longeron plus près le rebord arrière , attaché au longeron principal avec des éléments structuraux ou un revêtement travaillant. L'aile doit également résister tordre des forces, faites l'un ou l'autre par un " monocoque du ; " du D ; structure de tube formant le bord d'attaque, ou par le mentionné ci-dessus liant deux longerons sous une certaine forme de la poutre à caissons de ou de la structure de la poutre de trellis de .

Les ailes en porte-à-faux exigent un longeron beaucoup plus lourd qu'autrement être nécessaire dans des conceptions câble-restées. Cependant, à mesure que la taille d'un avion augmente, la pénalité additionnelle de poids diminue. Par la suite une ligne a été croisée dans les années 20, et des conceptions de plus en plus tournées à la conception en porte-à-faux. Par les années 40 presque tous les porteurs ont utilisé l'encorbellement exclusivement, même sur de plus petites surfaces telles que le stabilisateur horizontal.

Dans MEMS < ! -- Cette section est liée des systèmes Microelectromechanical -->

Les faisceaux en porte-à-faux sont les structures les plus omniprésentes dans le domaine des systèmes microelectromechanical ( MEMS ). Des encorbellements de MEMS sont généralement fabriqués du SI , le péché ou les polymères que le processus de fabrication implique typiquement de dégager la structure en porte-à-faux au dégagement de il, souvent avec un anisotrope mouiller ou la technique sèche gravure à l'eau-forte du . Sans capteurs en porte-à-faux, la microscopie atomique de force de ne serait pas possible. Un grand nombre de groupes de recherche essayent de développer des rangées en porte-à-faux comme biodétecteurs pour des applications diagnostiques médicales. Les encorbellements de MEMS trouvent également l'application pendant que le de la radiofréquence filtre et résonateurs

Deux équations sont principales à comprendre le comportement des encorbellements de MEMS. Le premier est la formule de Stoney de , qui rapporte le δ en porte-à-faux du débattement d'extrémité au σ appliqué d'effort :

$\ = de delta \ frac {3 \ sigma \ parti (1 - \ NU \ droit)}{E} \ (\ frac {L} {t} \ droit) ^2 laissé$

là où le ν est le coefficient de Poisson De , $E$ est le module de Young , $L$ est la longueur de faisceau et $t$ est l'épaisseur en porte-à-faux. Des méthodes optiques et capacitives très sensibles ont été développées pour mesurer des changements du débattement statique des poutres en porte-à-faux utilisées dans des sondes C.

La seconde est la formule rapportant le ressort en porte-à-faux constant $k$ de aux dimensions en porte-à-faux et aux constantes matérielles :

$k = \ = du frac {F} {\ delta} \ frac {Ewt^3} {4L^3}$

là où $F$ est la force et le $w$ est la largeur en porte-à-faux. La constante de ressort est liée au $de résonance \ omega_0$ par le $harmonique de formule de l'oscillateur habituel \ omega_0 = \ racine carrée {k/m}$ . Un changement de la force a appliqué à un encorbellement peut décaler la fréquence de résonance. Le déplacement de fréquence peut être mesuré avec l'exactitude exquise using des techniques hétérodynes du et est la base des sondes en porte-à-faux C.

L'avantage principal des encorbellements de MEMS est leur bas prix et facilité de la fabrication dans de grandes rangées. Le défi pour leur application pratique se situe dans les dépendances carrées et cubiques des spécifications de performances en porte-à-faux à l'égard des dimensions. Ces dépendances superlinear signifient que les encorbellements sont tout à fait sensibles à la variation des paramètres de processus. La contrainte résiduelle de contrôle peut également être difficile.

Voir également

Mécaniques appliquées
Moment de (physique)
Statique
Pont en porte-à-faux
Chaise en porte-à-faux
Mécanique en porte-à-faux de (orthodonties)

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