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2020年6月30日  来源:结构是什么 作者:[英]J.E.戈登 提供人:huangtang13......

归根结底,学习结构相关知识的最好方法就是借助观察和实践经验,即用眼睛去审视结构,制造并破坏它们。业余爱好者不可能有机会去建造真正的飞机或桥梁,但是,不要羞于摆弄组装式玩具,甚至是老式积木。顺便说一句,这些东西比那些以各种巧妙方式拼接到一起的现代塑料玩具更具启发意义。当你要建造桥梁时,应该通过实际加载东西,看看它如何失效。你可能会感到震惊和慌张,但当你做完这件事时,那些相当枯燥的结构学书籍看起来也切题多了。

虽然业余的造桥者没有太多施展的余地,但在我看来,生物力学这个领域常常是大有可为的。这是一门新兴学科,无论是工程师还是生物学家都知之甚少。对有进取心的业余爱好者来说,那里很可能会有扬名的良机。

迄今为止,虽然有关生物力学的好书没几本,但关于材料和弹性的著作却有不少。下面列出了一小部分公认的好书,供你选择。

关于材料的书籍

The Mechanical Properties of Matter, by Sir Alan Cottrell. John Wiley(current edition).

Metals in the Service of Man, by W. Alexander and A. Street. Penguin Books(current edition).

Engineering Metals and their Alloys, by C. H. Samans. Macmillan,NewYork, 1953.

Materials in Industry, by W. J. Patton. Prentice-Hall, 1968.

The Structure and Properties of Materials, Vol. 3 'Mechanical Behavior', by H.W. Hayden, W. G. Moffatt, and J. Wulff. John Wiley, 1965.

Fibre-Reinforced Materials Technology, by N. J. Parratt. Van Nostrand, 1972. Materials Science, by J. C. Anderson and K. D. Leaver. Nelson, 1969.

关于弹性和结构理论的书籍

Elements of the Mechanics of Materials (2nd edition), by G. A.Olsen,Prentice-Hall, 1966.

The Strength of Materials, by Peter Black. Pergamon Press, 1966.

History of the Strength of Materials, by S. P. Timoshenko. McGraw-Hill, 1953. Philosophy of Structures, by E. Torroja (translated from the Spanish).University of Califonua Press, 1962.

Structure, by H. Werner Rosenthal. Macmillan, 1972.

The Safety of Structures, by Sir Alfred Pugsley. Edward Arnold, 1966.

The Analysis of Engineering Structures, by A. J. S. Pippard and Sir JohnBaker. Edward Arnold (current edition).

Structural Concrete, by R. P. Johnson. McGraw-Hill, 1967.

Beams and Framed Structures, by Jacques Heyman. Pergamon Press, 1964. Principles of Soil Mechanics, by R. F. Scott. Addison-Wesley, 1965.

The Steel Skeleton (2 vols.) by Sir John Baker, M. R. Home, and J. Heymam Cambridge University Press, 1960-65.

关于生物力学的书籍

On Growth and Form, by Sir D’Arcy Thompson (abridged edition).Cambridge University Press, 1961.

Biomechanics, by R. McNeil Alexander. Chapman and.Hall, 1975.

Mechanical Design of Organisms, by S. A. Wainwright, W. D. Biggs, J. D.Currey and J. M. Gosline. Edward Arnold, 1976.

关于弓的书籍

Longbow, by Robert Hardy. Patrick Stephens, 1976.

关于建筑材料的书籍

Brickwork, by S. Smith. Macmillan, 1972.

A History of Budding Materials, by Norman Davey. Phoenix House, 1961. Materials of Construction, by R. C. Smith. McGraw-Hill, 1966.

Stone for Building, by H. O'Neill. Heinemann, 1965,

Commercial Timbers (3rd edition), by F. H. Titmuss. Technical Press, 1965.

关于建筑学的书籍

这类书有几百本,我随机挑了两本:

An Outline of European Architecture, by Nikolaus Pevsner. Penguin Books(current edition).

The Appearance of Bridges (Ministry of Transport). H.M.S.O., 1964.

 

 

插图1
 第2章

4根柱子支撑着400英尺(约122米)高的索尔兹伯里大教堂的塔楼,其中每一根都发生了明显的弯曲。砖石建筑的弹性比我们通常预期的要大得多

 

插图2
 第4章

一条裂缝尖端处的应力集中。透明材料中的剪切应力借助偏振光显示出来。这张照片上的光带实际上是由剪切应力相等的位置构成的等位面

 

插图3
 第8章

橡胶的西格玛形应力-应变曲线如第8章图8-4所示。这种材料制成的管子在压力作用下不会均匀膨胀,而是会鼓成一个“动脉瘤”。这就是为什么动脉壁不具备橡胶式弹性的原因

 

插图4
 第8章

动脉壁和其他活体软组织具有一种特殊的弹性,如第8章图8-5所示。动脉壁部分由弹性蛋白构成,这种弹性蛋白靠扭结的胶原蛋白纤维强化。这有助于形成所需的“安全”型弹性(死后血液流干,动脉趋于扁平化)

 

插图5
 第9章

位于梯林斯的挑砖拱顶(建于约公元前1800年)。挑砖拱与挑砖拱顶出现在纯拱之前

 

插图6
 第9章

梯林斯的半挑砖后门。当荷马对之发出惊叹时,它们已成古迹了

 

插图7
 第9章

要让一个纯拱结构倒塌是非常困难的。尽管拱已变形,但剑桥克莱尔桥的桥基仍是绝对安全的

 

插图8
 第9章

雅典宏大的奥林匹亚宙斯神庙的局部。这座神庙是罗马皇帝哈德良于公元138年左右按科林斯风格建造的。可以看到,柱顶过梁已出现裂痕。注意看卫城的城墙,它们远高于哈德良建造的神庙

 

插图9
 第9章

长臂猿的骨架(左)与大猩猩的骨架(右)。“平方-立方”律更适用于梁而非柱。因此,随着动物体型的增大,其肋骨和肢骨的变粗比例会大于椎骨

 

插图10
 第10章

布鲁内尔的梅登黑德桥(建于1837年)拥有世界上最长和最平的砖拱结构。许多人曾预言,这种拱不可能立住,但时至今日,它仍矗立在那里,其承载的列车重量大约是布鲁内尔预计的10倍

 

插图11
 第10章

特尔福德的梅奈悬索桥(始建于1819年)。其550英尺(约166米)的跨度逼近锻铁悬链的极限

 

插图12
 第10章

赛文悬索桥。高抗拉钢缆的抗拉强度是锻铁的10倍,这使得这样的桥梁长度接近特尔福德的梅奈悬索桥的10倍

 

插图13
 第11章

像剑桥大学国王学院礼拜堂这种没有侧廊的建筑,扶壁足以支撑其直立而不致使结构进一步复杂化

 

插图14
 第11章

英国皇家海军胜利号。其桅杆为极大尺寸的桁架式悬臂结构提供了一个极好的实例

 

插图15
 第11章

美国铁路得以迅速和廉价地铺设,得益于木制栈桥的广泛运用,节约了土方作业的成本(约1875年)

 

插图16
 第11章与第13章

史蒂芬孙的布列坦尼亚桥(建于1850年)运用了锻铁箱式梁。列车在梁的内部运行。许多麻烦出现在防止薄铁板屈曲上。桥的前方聚集了一批同时代的工程师,罗伯特·史蒂芬孙坐在中间偏左的位置,伊桑巴德·布鲁内尔坐在最右边

 

插图17
 第12章

薇欧奈女士发明的斜向裁剪法利用了某些方格布料在45°方向上的低剪切模量和高泊松比。这是最早的薇欧奈式斜裁连衣裙之一(1926年)

 

插图18
 第12章

同一时期的方裁连衣裙(也是薇欧奈的作品)。注意其泊松比较低,缺乏紧身效果。竖直的褶皱源于瓦格纳张力场的存在

 

插图19
 第12章

费尔雷旋翼机机身蒙皮上的瓦格纳张力场

 

插图20
 第15章

塔科马海峡大桥是悬索桥抗扭刚度不充分的一个经典实例。它以“舞动的格蒂”之名而广为人知,它在四级风中便产生了严重的振荡,顷刻间扭动变形以致坍塌,而风速只有42英里/小时

 

插图21
 第16章

第一个真正投入使用的规模化生产机器是普茨茅斯造船厂的滑轮制造设备。不论是这台机器还是滑轮本身,都可能被视作悦目和美丽之物

 

插图22
 第16章

蒸汽艇的经典样式是由乔治·伦诺克斯·沃森设计出来的,它是所有船舶中最漂亮的范例之一。但是,它在很大程度上是不实用的。船身两端,尤其是船首斜桅,仍遵循着帆船的设计惯例

 

插图23
 第9章和第16章

一张照片确实不能恰如其分地呈现出帕提侬神庙的全貌,但这张表现其西南角局部的照片仍能给我们留下些许印象(注意,左边的门楣开裂了。因此,图上的柱顶过梁被分成了三段)

 

插图24
 第16章

不同于1 000年后古典时代的希腊人,迈锡尼时代的希腊人(约公元前1500年)在设计建筑物时,会考虑石材的低抗拉强度。迈锡尼城狮门的门楣配有一个三角形的石块来缓解拉伸载荷。这个柱顶过梁是单一的一块,承受的应力微乎其微

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