空心竿比实心杆强度大的原因主要在于材料力学中的应力分布和结构优化。以下是详细的解释:
1. 应力分布
在材料力学中,应力分布是决定结构强度的重要因素。当一个杆件受到弯曲力时,应力在杆件的截面上并不是均匀分布的。实心杆在弯曲时,外侧的材料会受到拉伸应力,内侧的材料会受到压缩应力,而中心部分的材料应力较小。这意味着实心杆的中心部分材料并没有充分发挥其强度。
相比之下,空心杆在弯曲时,外侧的材料同样会受到拉伸应力,内侧的材料会受到压缩应力,但由于中心部分是空的,应力分布更加集中在杆件的外侧和内侧,使得材料能够更有效地抵抗弯曲力。