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结构是什么?Structures: Or Why Things Don’t Fall Down

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本书作者:[英]J.E.戈登(J.E.Gordon)

Structures: Or Why Things Don’t Fall Down

似懂非懂,一知半解的读完了。这是一本关于结构、材料科学的科普书,前面对应力等基本概念做了解释,后面就开始介绍和讲解各类结构,以及这种结构如何看似不可能却极其稳固,或是历史上和生活中哪些有趣的结构。本人物理不太好,所以读的很吃力,但凡是能读懂的地方,确实觉得很有趣。没想到现在连这么细致的分科都有科普书了。

以上是读后感,我的学习笔记如下

当我们在一根绳子的末端挂一块砖头时,绳子会伸长,这种拉伸使绳向上拉砖块,防止其掉落。 P21

也就是说,200磅载荷产生的挠度是100磅载荷的两倍,“以下类推”。 P22

尽管没有材料能够达到绝对的“刚性”,但蓝宝石和金刚钻等少数固体确实非常强劲。 P23

18世纪的法国工程师意识到了这一点,很是惋惜,于是试图运用既有理论来建造结构(却常常坍塌)。 P24

弓我会把神圣的奥德修斯的大弓给你,无论是谁,只要能赤手为此弓上弦,射穿全部12个斧头,我就同他远走,舍弃这宫殿。 P46

结构是什么?Structures: Or Why Things Don’t Fall Down 科学与自然电子书 第1张

但是,长弓本质上是一种廉价且做工简单的武器,而复合弓做起来则要复杂得多,想必价格不菲。 P47

复合弓可以小到便于人们在马背上使用,比如帕提亚人和鞑靼人做的弓。 P48

标准的罗马攻城弩炮似乎可达到每次投掷90磅(约40千克)弹丸的水平。 P49

当这样的金属杆或金属片在拉伸作用下断裂时,材料在像糖浆或口香糖那样断裂之前就被拉开了;其断裂末端会逐渐变尖或呈锥状,如图5–10中所示。 P54

人造塑料和纤维复合材料有其他断裂功机制,与金属存在很大不同,但相当有效。 P55

这是因为缝隙在应力的作用下会裂开一点儿,所以紧邻裂缝表面的材料是松弛的(见图5–11)。 P56

但是,许多更有趣的案例,比如给船舶装配帆索或空中索道的设计,则容易受到不确定和复杂因素的干扰。 P63

在技术层面,提供可靠的压力容器是晚近的成就,而我们极少会停下来想一想如果不使用管道会怎么样。 P64

为方便计,让我们先看看圆球形状的压力容器。 P65

换言之,导致香肠肠衣破裂的是周向应力,而非纵向应力。 P66

就所有这些用途而论,便利又经济的办法(见第14章)不是使用“刚性”的面板、外壳或单壳式构造,而是用某种柔韧的织物、外皮或膜覆盖住由杆、圆木或骨构成的强劲开放框架。 P67

对所有蝙蝠来说,翅膀的构成都是通过拉伸柔性皮肤膜覆盖细长骨骼组成的框架,这些骨骼本质上就是手指。 P68

结构是什么?Structures: Or Why Things Don’t Fall Down 科学与自然电子书 第2张事实上,任何由这种材料制成的结构必然类似于液体薄膜在表面张力作用下形成的结构,观察它们的最好办法就是在浴缸里吹肥皂泡。 P82

稍做变化,这种应力–应变曲线在动物组织尤其是膜中,其实非常普遍。 P83

我们在第6章中计算过,对像动脉壁这样的圆柱形容器而言,纵向应力只是周向应力的一半;无论容器的外壳是用什么做的,情况总是这样。 P84

基于这些原因,我们的祖先通常会尽可能地避开承张结构,而尽量选择所有部位都承压的构造。 P90

但是——再次引述《圣经》——并不是特别高的西罗亚楼却倒塌了,还死了18个人。 P91

事实上,砖块和石块的杨氏模量并不是特别高,如同我们能从索尔兹伯里大教堂的弯曲支柱(见插图1)上看到的,砖石建筑中的弹性运动绝不像人们猜想的那么微小。 P92

这本身不太重要,但对预计有事会发生的人来说,它必定变得越来越明显了。 P93

在上流社会中,女性的许多闲暇时光都会被利用起来,她们获得了更大的满足感,提升心智并获取知识,而非娱乐嬉戏,白白浪费空余的时间……然而,命运并不总是眷顾那些演讲者,无论他们多么诚挚地传播有用的知识,上流社会的一些女性可能还是会悄悄溜走,宁愿无聊地打发空余的时间。 P94

在大型桥梁中,作用于桥墩的推力是相当大的,所以需要非常可靠的桥基。 P105

销接合的应力集中要求材料既有韧性又有延展性,比如锻铁,这种类型的铁链的确非常成功,几乎不会带来任何麻烦。 P106

在维多利亚时代英格兰建筑的25 000座大桥中,绝大部分都是铁路桥。 P107

1871年,英格兰的某位利勋爵具有重大嫌疑,人们怀疑他在沃里克郡斯通利的一座桥基里埋了一个“讨厌的家伙”。 P108

梁及其等效物桁架的应用并不仅限于建筑物的屋顶;梁与梁理论确实发挥了非常重要的作用,它们使技术文明成为可能。 P111

希腊神庙中通常包含一定数量的满跨度木制屋顶梁,在这里,梁只是简单地横卧在墙壁和列柱廊石楣的顶部。 P112

直线部分的斜率相当于剪切模量抗剪腹板如我们在上一章所说,虽然在梁或桁架顶部和底部的凸缘上可能有很大的水平拉伸和压缩作用,但真正使结构发挥作用承受向下载荷的实际向上推力一定是腹板产生的,即来自将顶桁和底桁接合起来的中间部位。 P126

如果你相当精确地沿经纱或者纬纱拉扯,[1]那么这块布的伸展幅度极小;换言之,它在拉伸状态下是强劲的。 P127

当被告知美利坚号是第一艘驶过终点线的帆船时,女王问道:“谁是第二名?”“现在还看不到第二名,陛下。 P128

在这种情况下,尽管燃料管比原来更长,就像薇欧奈女士的腰身,但出于多种原因,纵向的延伸对推进剂的危害更小。 P129

织物的悬垂主要取决于它的剪切模量,尽管没几个女装裁缝会引用数据(国际单位制或任何其他单位制)描述丝绸和棉布的剪切模量G,但总的来说,“材料”的剪切模量越低,无用的起皱趋势越小。 P130

但D8刚一投入战斗就被发现,当空中格斗的战机因俯冲而受牵拉时,机翼会发生脱落。 P131

那么,从弹性角度来说,究竟发生了什么?挠曲中心与承压中心考虑一对类似且平行的悬臂梁或翼梁,每隔一段距离用水平纵向的翼肋来桥接二者的间隙,将它们连接到一起(见图12–10)。 P132