当前位置
主页 > 成功案例 >
质料力学生长简史(二)
2022-12-09 04:17
本文摘要:本文主要先容我国古代质料力学工程实践与应用情况在我国,有关质料力学的生产实践运动源远流长。早在春秋战国时代,人们已经知道怎样制作大型的修建工程和水利工程。 图为我们熟知的万里长城,万里长城所经之地,或高山深谷,或江海湖岸,或沙漠草原等,地质地形极其庞大险峻,施事情业尤为艰难。我国古代庖感人民综合运用数学、力学、几何学、丈量学、地质学、修建学等多种科学知识将这一庞大而庞大的工程兴建起来,并能千载屹立人间,讲明中华民族的无穷智慧以及伟大的缔造精神。

yobo体育全站app下载

本文主要先容我国古代质料力学工程实践与应用情况在我国,有关质料力学的生产实践运动源远流长。早在春秋战国时代,人们已经知道怎样制作大型的修建工程和水利工程。

图为我们熟知的万里长城,万里长城所经之地,或高山深谷,或江海湖岸,或沙漠草原等,地质地形极其庞大险峻,施事情业尤为艰难。我国古代庖感人民综合运用数学、力学、几何学、丈量学、地质学、修建学等多种科学知识将这一庞大而庞大的工程兴建起来,并能千载屹立人间,讲明中华民族的无穷智慧以及伟大的缔造精神。图1 万里长城 图2为都江堰,是战国时期蜀郡太守李冰父子在前人开凿的基础上组织修建的大型水利工程,由分水鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口等部门组成,两千年来一直发挥着防洪浇灌的作用,是全世界迄今为止,年月最久、唯一留存的,以无坝引水为特征的水利工程。

在修建之初,并没有火药、挖机等设备,只有靠人工挖掘,当遇到一座大山难以挖掘时,李冰想到了一个措施,就是放大火烧山,然后再用冷水浇,凭据热胀冷缩的原理,山体外貌受到张力自然崩塌,而这一原理也就是现代质料力学的最大拉应力强度理论。另外,都江堰的三大部门,也深谙工程流体力学原理,科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题,最终消除了水患,迄今仍造福于川西人民。图2 都江堰图3 都江堰地理位置公元31年,即东汉建武七年,杜诗创作了水排。水排以水做动力,使用水轮、立轴、连杆、曲柄等构件将水轮的圆周运动转酿成风箱拉手的往复直线运动。

水排包罗动力机械、传念头械和事情机械三个组成部门,在机械结构上水排比早期的水磨更为庞大。水排的泛起,讲明人们已经很清楚地知道如何用拉压杆、弯曲梁、扭转轴等构件才气缔造出一个完整的工程结构。图4 杜诗创作的水排 图为山西悬空寺,坐落在金龙峡西侧翠屏峰的半崖峭壁间,该寺始建于公元491年(北魏太和十五年),距今已有1500多年的历史。悬空寺依照力学原理,巧借岩石暗托,凿洞插梁为基,里粗外细,切合等强度梁的思想。

梁柱上下相嵌,廊栏左右相连,形成了具有悬臂梁超静定框架式的修建结构,大大提高了悬空寺的强度。悬空寺的选址之险,修建之奇,结构之巧,富厚的内在,堪称世界一绝。英国的一位修建学家写道“中国的悬空寺把力学、美学和宗教融为一体,做到精美绝伦,体现了这个古老民族的辉煌光耀文化和文明历史”图5 山西悬空寺图6 山西悬空寺示意图公元600年前后,隋大业年间,精彩的工匠李春使用石料耐压不耐拉的特性,主持制作了赵州桥,该桥跨长37.37米,拱圈矢高为7.23米。

在国际桥梁史上,它的设计与工艺之新为其时世界之冠,被评为“国际土木匠程历史奇迹”,有着“世界桥梁鼻祖”的美誉,由此可见赵州桥在世界修建史上拥有公认的显赫职位。主拱上的小拱不仅便于排水,而且讲明工匠李春对节约质料,减轻自身重量的效应已有清楚的认识。图7 赵州桥我国科学院院士钱令希先生使用弹塑性理论对赵州桥的结构举行了盘算,效果得出赵州桥的压力线完全通过拱轴,师从钱令希院士的隋允康教授使用现代结构拓扑优化方法对两头牢固的近似矩形石结构,在荷载作用下举行了却构优化分析,得出了完全类似赵州桥的构型。如今,我国公路建设最高质量奖——公路交通优质工程奖即被命名为“李春奖”,李春早已成为优质和卓越的象征,激励着一代代工程建设者们追求完美的工程品质。

图8 结构拓扑优化后的赵州桥图为山西应县木塔,塔高67米,塔底直径30米,建于公元1056年(辽代清宁2年),是世界上现存最古老最完整的木结构塔式修建。该塔建在4米高的两层石砌台基上,内外两排立柱组成双层套筒式结构,柱与柱间另有大量水平构件,梁柱间接纳大量的斜向支撑。在毗连上接纳了传统的斗拱结构,为差别部门的特殊需要划分设计了50余种差别形式的斗拱。斗拱不仅具有修建美学和装饰功效,而且还可以增加梁的强度,由于结构上的合理性,近千年履历了12次6级以上的大地震,包罗1976年的唐山大地震,迄今安稳无恙,被称为世界三大奇塔之首。

图9 山西应县木塔图10 山西应县木塔斗拱结构中国古代人民在修建史上的辉煌成就,不光说明我们的祖先在修建结构学方面有富厚的知识,而且有构件强度盘算方面的大量履历总结。“营造法式”撰写于公元1103年,北宋崇武二年,是修建学家李诫的名著,书中完整的总结了修建设计、结构、用料和施工的“规范”。全书分五个部门,共36卷,357篇,3555条,文图并茂,洋洋大观。

书中对构件尺寸做了十分详细的划定,给出许多履历公式,其中写到“凡梁之巨细各随其广分为三分,以二分为厚”。意思是房梁要从园木中截取高与宽之比为3比2的矩形最合理。这与质料力学分析的结论基本吻合。

图11 《营造法式》图为北京天坛,始建于1420年(明朝永乐十八年),是中国古代明、清两朝历代帝王祭天之地,为世界文化遗产。天坛巧妙运用了力学、声学和几何学等多种学科原理,特别是坛内接纳了巧夺天工的梁柱结构。

梁柱结构修建虽在承重能力上不如石制,但因其构件之间皆由榫卯联接,极富韧性,所以当遇到地震时不易发生断裂,抗震效果反而更好,遂发生了“墙倒屋不塌”的民谚。梁柱结构修建的框架结构也正是现代高层修建的主要特征之一。

钢筋水泥框架承重而玻璃外墙只作围护装饰,这恰说明中原民族早在古代便已具备了很是先进的修建理念。图12 北京天坛祈年殿图13 巧夺天工的梁柱结构另外,质料力学也是现代工程技术工业的主要理论基础,在机械、土木、航空航天、交通运输、海洋等工程领域中的新质料、新结构、新荷载情况,新的加工方法中,涉及到大量的有关质料的力学性能、结构的强度、刚度和稳定性设计等种种力学问题,都需要质料力学联合其他交织学科去解决,因此在我国国民经济建设中获得广泛的应用,好比:海洋工程中的我国最先进的“海洋石油981”钻井平台,机械工程中的先进轨道交通高铁和谐号动车组,航天工程中的我国即将建设的天问空间站、我国新一代大型运载火箭长征5号,航空工程中的我国第五代战机J20及发念头、我国新一代民航客机C919等。至于质料力学在现代修建工程中的应用更是不胜枚举,好比我国中央电视台总部大厦、上海中心大厦和金融中心、北京奥体中心的水立方和鸟巢、以及最新建成的北京大兴国际机场等。


本文关键词:质料,力学,生长,简史,二,本文,主要,先容,我国,yobo体育全站app下载

本文来源:yobo体育全站app下载-www.sh-qqty.com

联系方式

电话:0362-35611549

传真:098-461883617

邮箱:admin@sh-qqty.com

地址:香港特别行政区香港市香港区发务大楼924号