Siamo un fabbrica di ombrelli pieghevoli , ecco una breve introduzione alla meccanica degli ombrelli.

La struttura dell'ombrello può sembrare semplice, ma in realtà contiene ingegnosi principi meccanici. L'analisi specifica è la seguente.

L'ombrello ha una struttura radialmente simmetrica attorno al manico. Disegniamo una sezione longitudinale dell'ombrello lungo una coppia di nervature, come mostrato in Figura 2. I punti contrassegnati da lettere nella figura sono collegati da cerniere. Supponendo che il peso totale equivalente della superficie dell'ombrellone, della stecca e della molla sia G, se l'ombrellone ha n stecche, la pressione su ciascuna stecca equivale a sospendere un peso di G nei punti M e N della figura. /n oggetti pesanti.

Per facilitare l'analisi, la figura precedente è ulteriormente semplificata, come mostrato in Figura 3. Spostare il peso assunto nei punti A e B, in modo che possa essere considerata solo la forza longitudinale della stecca dell'ombrello, senza considerare la sollecitazione trasversale del costola dell'ombrello.

Appendere un peso di G/n al punto M equivale ad appendere un peso di G'/n al punto A. Questa variazione è equivalente alla forza della molla. In questo momento, la molla è in uno stato compresso e la forza elastica è impostata come F. F agisce su entrambi i punti C e D e le direzioni sono mostrate nella Figura 3. F è scomposta in due forze F1 e F2 lungo il direzione della nervatura CA e CB nel punto C, e due forze di F3 e F4 sono scomposte lungo la direzione della nervatura AD e BD nel punto D.

Poiché α > β, F1 > F3.

F1 e F3 vengono trasmessi al punto A lungo le nervature CA e DA, e F2 e F4 vengono trasmessi al punto B lungo le nervature CB e DB. L'analisi della forza del punto A viene eseguita per prima e la forza del punto A è mostrata nella Figura 4. (Nella figura, F0 è la forza di trazione della nervatura del segmento OA al punto A.)

Le quattro forze nel punto A sono scomposte ortogonalmente rispettivamente lungo le direzioni orizzontale e verticale. (Supponi che la direzione orizzontale a sinistra sia la direzione positiva e la direzione verticale verso l'alto sia la direzione positiva.)

Per aprire l'ombrello, il punto A deve spostarsi in alto a sinistra, quindi le forze orizzontali e verticali del punto A devono essere maggiori di zero.

L'analisi della forza del punto B è la stessa di quella del punto A.

Nel processo di apertura dell'ombrello, la molla si allunga gradualmente, i due punti C e D si spostano verso l'alto lungo il manico dell'ombrello e le nervature AC e BC dell'ombrello cambiano da verticali a orizzontali.

L'intervallo di variazione della lunghezza della molla, inizialmente (AD-AC) e infine:

Pertanto, è necessario che la molla abbia una quantità di espansione e contrazione S e che il suo coefficiente tenace sia sufficientemente grande.

Teoricamente, dopo che l'ombrello è chiuso, tutte le stecche sono verticali e α, β e γ sono tutte 0. A questo punto, F non può aprire l'ombrello, non importa quanto sia grande. Infatti, nonostante l'ombrellone sia chiuso, i due punti A e B non possono cadere completamente sul manico OD, quindi la stecca dell'ombrellone non può essere completamente verticale. Finché il valore iniziale di F è abbastanza grande, l'ombrello può essere aperto.

Si può vedere dall'analisi di cui sopra che la speciale struttura composta dalla stecca dell'ombrello e dalla molla è la chiave per il bootstrap della molla e l'apertura dell'ombrello. Sebbene la nervatura e la superficie dell'ombrello esercitino una pressione sulla molla, sostengono anche la molla. Finché l'elasticità della molla è abbastanza grande, può sollevarsi e aprire l'ombrello.

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