通道轮廓的“ u”与“ n”方向：为什么强度不同？

例如，金属卷尺在“ u”方向上可以延伸并保持笔直，但在相反方向折叠。

我认为，同样的现象是为什么金属架在顶部具有金属板，而在底部而不是顶部具有凸缘。

为什么是这样？

我猜：这是由于压缩/拉伸和屈曲的方向。由于长的材料比短的材料更容易弯曲。在一个方向上，屈曲只能在壁屈曲于其高度时发生，而在另一个方向上，压缩作用在通道的整个长度上吗？

欢迎使用常识方法和数学方法。我认为公式已经很好地建立起来了，使用光束轮廓或类似曲线的“惯性矩”值。

你是对的。

处于“ u”或“ n”方向的通道部分显然围绕其横向x轴不对称。这意味着其质心不在其高度的中点。取而代之的是，质心将更靠近其腹板而不是开口。

由于给定光纤上距质心的应力等于 σ = M $y$ 在弯曲，这意味着，在幅材中的应力将低于在凸缘的端部的应力低。

以您的金属卷尺示例为例，没有其他支撑的开放式卷尺的行为就像悬臂，其旋转固定在卷尺的“嘴”上。因此它将处于负弯矩（底部受压）下。

由于卷尺非常细长，因此对压缩引起的弯曲比由于张力引起的简单塌陷更敏感。因此，为了避免屈曲，您希望将卷尺设置为“ u”方向，这样可以减少压缩应力，同时增加拉伸应力。在“ n”方向上，应力被反转，具有低张力和高压缩力（因此抗屈曲性降低）。