结构是什么：推荐手册与公式

在过去的150年里，弹性理论研究者分析了各种结构的应力与挠度，几乎包含每一种能想到的形状和负载条件。这一切都很好，但这些人发表出来的结果，其原始形式通常太过数学化，也太复杂，对于那些急于设计某些相当简单东西的普通人来说，没有多大的直接用处。

所幸，大量这样的信息可被还原为一套标准的案例或实例，其答案可以用相当简单的公式表示出来。这种类型的公式几乎涵盖了任何可能的结构性意外，你可以在手册里找到，特别是罗克（R.J.Roark）的《应力与应变的公式》（Formulas for Stress and Strain）。只需要储备一些常识、一点儿基础的代数知识和本书第3章的内容，像你我这样的人也可以使用这些公式了。其中几个公式将在接下来的附录Ⅱ和附录Ⅲ中给出。

谨慎地运用这类公式，确实非常有益，而对大多数工程设计师和制图员来说，它们其实构成了专业上的惯用手段。根本不必为使用它们而感到难为情，事实上我们都是这样做的，但务必要谨慎使用。

1.确保你真的理解这个公式在表达什么。

2.确保它真的适用于你的特定情境。

3.切记，切记，切记，这些公式没有考虑应力集中或其他特殊的局部条件。

之后，将适当的载荷与尺寸代入公式即可，但要确保单位统一并校准零位。然后，做一点儿基本的算术，就会得出有关应力或挠度的数据。(www.xing528.com)

现在，以令人厌恶的怀疑目光审视一下这个数据，想想它看起来让你感觉是否正确。不管怎样，你最好检查一下你的算术：你确定没有算出两个结果？

无论是数学还是手册公式自然都不会为我们“设计”出一个结构。凭借我们可以把握的经验、智慧和直觉，我们必须自己做设计；当我们完成设计后，可以通过计算分析设计并大致预计应力和挠度有多大。

因此在实践中，设计流程经常是这样的。先确定该结构可以承受的最大载荷和允许的挠度。这两者有时都是由现有的规章制度决定的，若不是这样，它们可能就不是特别容易确定了。这需要一定的判断力，若有疑虑，力求保守显然更好，尽管如我们所见，在错误的位置承载太多重量很可能会因太离谱而引发危险。

当负载条件确定后，我们就可以按比例草拟一个粗略的设计，设计师通常用方格纸簿完成他们的草图。然后，我们可以用适当的公式来计算应力和挠度。一开始，这些值可能太高或太低，因此我们需要继续修正草图，直到它们看上去是合适的。

当这一切都完成后，才能制作可用于大规模生产的“适当”图纸。因为零件需要按常规的工业流程制造，所以正规的工程图纸非常必要，但它们制作起来很麻烦，简单或业余的工作可能就不需要了。然而，照我的经验，对于任何具有商业性和潜在危险性的东西，如果一个企业能制作的唯一“图纸”仅是一幅画在信封背面的草图，那么一旦将来到了法庭上，它就会显得非常愚蠢。

如果你打算制造的结构很重要，并且你已拥有一张施工图，那么接下来要做的就是一件天经地义的事，那就是夙夜为之忧虑。当我忙于在飞机上引入塑料零件时，我常常为其担忧得夜不能寐，因为几乎所有零件都依赖于担忧带来的好处。事故来源于自信，而受阻于忧心。因此，不能仅对你的计算做一两次检查，而要一而再、再而三地检查。