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设计安全问题分析:结构裂缝产生原因

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:显然,大自然不必如此大费周章。田间百合本无心,也不必费神计算,但它们本身都是了不起的结构。大自然似乎是一位追求实用而非数学化的设计师;毕竟,糟糕的设计总是会被优良的设计吃掉。遗憾的是,这些设计方法到目前为止还未被人类工程师掌握,因此他们不得不借助猜测或计算,甚至双管齐下。出于安全性和经济性的考虑,我们总是期望能够预测一个工程结构的各部分如何分担它们之间的载荷,以确定它们应该有多厚。

设计安全问题分析:结构裂缝产生原因

乐音高昂且悠扬,

伴我凌空筑此穹堂,

此穹堂之煌煌!彼幽穴之冰霜!

凡闻者必来此仰望,

凡见者必喟,提防!提防!

——柯勒律治(S.T.Coleridge),《忽必烈汗》(Kubla Khan)(www.xing528.com)

当然,关乎应力和应变的种种只是达到目的的一种手段,帮助我们设计出更安全有效的结构和装置,以及更好地理解它们如何工作。

显然,大自然不必如此大费周章。田间百合本无心,也不必费神计算,但它们本身都是了不起的结构。实际上,大自然有时是比人类高明的工程师。一方面,它有更多的耐心;另一方面,它对设计流程的处理方式独树一帜。

在生物体中,整体或局部的构造在生长期间受制于RNA-DNA(核糖核酸-脱氧核糖核酸)机制,即威尔金斯(Wilkins)、克里克(Crick)和沃森(Watson)发现的著名的双螺旋结构。[1]但是,对具体的植物动物而言,整体构造一旦成形,其结构细节便五花八门。不仅要确定厚度,还要确定每个负载部位的安排,在很大程度上,这取决于其实际构成部分的运用及其生长中不得不对抗的力量。[2]因此,生物结构的比例会随其强度而趋于优化。大自然似乎是一位追求实用而非数学化的设计师;毕竟,糟糕的设计总是会被优良的设计吃掉。

遗憾的是,这些设计方法到目前为止还未被人类工程师掌握,因此他们不得不借助猜测或计算,甚至双管齐下。出于安全性和经济性的考虑,我们总是期望能够预测一个工程结构的各部分如何分担它们之间的载荷,以确定它们应该有多厚。而且,我们通常想弄明白一个结构负载时的预期挠度,因为太柔或太弱都不好。

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