工程力学:静力学

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静力学是工程力学的一个分支,主要研究平衡状态下物体的力相互作用,主要包括结构的研究。在工程力学中,以某种形式连接的刚性构件的排列称为结构。桥梁、通讯塔和汽车框架都是结构。在工程力学的静力学下,当力是平衡的并且没有运动时,在静态配置下的机构和机器也分析了力的相互作用。静态机构和机械类似于受力分析的结构。

桁架

电梯门塌陷是一种常见的结构。这种结构可以通过移动端件彼此靠近或远离来压缩或扩展。如果在这种结构中增加更多的构件或重新排列构件之间的连接,这种变形结构可以转换为受约束的静态结构,在工程力学术语中称为桁架。这个可折叠门形成的桁架将是一个二维桁架,因为这个桁架的所有成员都在同一个平面上。

桥的构件在三维空间中排列和连接。这样,桥就形成了一个三维的桁架。埃菲尔铁塔是三维桁架的一个很好的例子。桁架比同等质量的梁或柱能承受更大的荷载。事实上,桁架的承载能力、强度和刚度远远大于相同质量的实心梁和柱。桁架的这一特性使建造大型结构变得轻巧,具有更大的强度和稳定性。

材料科学家和结构工程师正在结合他们的核心能力,开发一种新型的桁架材料,在微观甚至纳米水平上,作为建筑单元。这种材料重量很轻,强度和刚度与传统材料相当,甚至超过传统材料。用碳纳米管建造的桁架就是纳米级结构的例子。这些材料可以增强一些有趣的附加功能,如主动响应,作为传感器和执行器本身,并被恰当地提出为智能材料。

结构支持荷载和自身的重量,对于特定的荷载和方向,结构的成员经历压缩和拉伸力。在静力学中,采用不同的技术来计算这些力,这将在下一篇文章中讨论。

这篇文章是“工程力学基础”系列的一部分

一辆自行车沿着街道移动,我们花了一点力气就载着我们。水从大坝的高度落下,带动大型涡轮机。这些机器是如何工作的?不同的身体如何相互作用?工程力学,研究机构中物体的力和运动,回答了这些问题

  1. 工程力学基础:概论
  2. 工程力学基础:静力学
  3. 工程静力学中的受力分析“,
  4. 工程力学:接触力