Vad är en neutral axel?

En neutral axel är en linje som går genom ett objekt som visar kraftcentrum som verkar på objektet. Vid varje skärningspunkt genom axeln är kontakttrycket och det expanderande trycket som är verksamma på objektet lika. I ett symmetriskt objekt, som en strukturell stråle, går den neutrala axeln genom objektets exakta centrum. I ett asymmetriskt objekt, eller ett som har oproportionerligt stöd, är det en mycket komplex matematisk process att hitta den neutrala axeln. Den vanligaste praktiska användningen av denna funktion är att skapa valv inom väggar och byggnader.

En axel är en linje som går genom ett objekt. Dessa linjer beskriver en plats av betydelse för objektet, ofta relaterad till rotation, stress eller utseende. Till exempel beskriver planetens axel linjen runt vilken planeten roterar. Ett föremål som en ljusstake har ofta en symmetriaxel; objektet är detsamma, på båda sidor om axellinjen, sett från vilken vinkel som helst.

Varje objekt har också en neutral axel, men detta är en mer komplicerad typ av linje. Ett antal krafter påverkar ett objekt i en given situation. Vissa av dessa krafter gör att föremålet sträcker sig och andra får det att dra ihop sig. Någonstans inom objektets område finns en linje som visar krafternas exakta centrum, i princip gränsen mellan de två effekterna.

I en rektangulär balk som stöds i båda ändar, drar gravitationen ner på föremålet. Tyngdkraften kommer att göra strålen till en ”U”-form, vilket i huvudsak gör att mitten av strålen sjunker. I det här fallet sträcker sig undersidan av balken och den övre delen av balken komprimeras. Den neutrala axeln går direkt genom objektets centrum och visar linjen där krafterna möts och tar ut varandra.

I enkla föremål är den neutrala axeln i allmänhet lätt att hitta. I komplexa föremål är det mycket svårare. Till skillnad från de flesta andra typer av axel kan denna faktiskt existera utanför objektet. I ett föremål som har en icke-symmetrisk form eller som har ojämna stödpunkter kan axeln där krafterna är lika befinna sig i ett område mellan två punkter som är utanför föremålets struktur. Detta innebär att krafterna som placeras på föremålet är ojämna och inte kan balanseras helt.

En av de tidigaste användningsområdena för den neutrala axeln var i den arkitektoniska bågen. Eftersom axeln löper genom bågen är det möjligt att hitta en punkt där strukturen kan bära vikten ovanför den. Så länge som axeln stannar inom bågens större struktur kan den hålla en dörröppning utan att kollapsa. Bågens kurva ger strukturen ett mycket större område för axeln att hålla sig inom jämfört med en dörröppning med rak topp.