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Meccanica Strutturale |
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Meccanica Strutturale (Meccanica strutturali) è una branca della meccanica dei solidi, è soprattutto in strutture di ingegneria soggetti alla legge della forza e la forza, e come ottimizzare la struttura della disciplina. Contenuto studio della meccanica strutturale includono regole strutturali di composizione, struttura in una varietà di effetti (forza, gli effetti della temperatura, errori di costruzione e deformazione del cuscinetto) il ruolo della risposta, comprese le forze interne (forza assiale, taglio, momento, la coppia) spostamento calcolato (spostamento lineare, spostamento angolare) calcoli, e le strutture sotto carichi dinamici risposta dinamica (periodo naturale, i modi da) il calcolo. Ci sono tre metodi della meccanica strutturale di solito analizzati: Metodo di energia, metodo delle forze, metodo degli spostamenti, derivati dal metodo di spostamento del metodo di spostamento matrice metodo degli elementi finiti è stato poi sviluppato per diventare la base teorica per uso strutturale dei calcoli al computer.Compito La ricerca in strutture di ingegneria (la cosiddetta ingegneria strutturale si riferisce alla capacità di sopportare carichi esterni e sistemi di erogazione, tra cui barre, lastre, conchiglie, e la loro combinazione, come la fusoliera degli aeromobili e le ali, ponti, capriate e le pareti portanti, ecc) al di fuori legge dello stress, fatica e lo spostamento sotto carico, l'analisi delle diverse forme e strutture di ingegneria di materiali diversi, fornendo metodi di analisi e formule per la progettazione, determinare le strutture di ingegneria e la capacità di resistere alla forza della trasmissione, la ricerca e lo sviluppo di nuove strutture di ingegneria. Strutture naturali osservati in natura, come radici, steli e foglie, ossa di animali, piante guscio d'uovo, si possono trovare non solo nella forza materiale e rigidità, ma anche per la loro forma, ed è strettamente legata a molte opere di ingegneria è ispirato alla struttura naturale e creato dal. Progettazione strutturale deve considerare non solo la resistenza e la rigidità della struttura, ma anche per ottenere risparmio di materiale, peso leggero. La riduzione del peso è particolarmente importante per alcuni progetti, come per ridurre il peso del velivolo può rendere il volo dell'aeroplano distanza, velocità di salita veloce, bassi consumi energetici. Una breve storia Nei tempi antichi, gli esseri umani hanno cominciato a produrre una varietà di oggetti, come archi e frecce, abitazioni, navi, e strumenti musicali, ecc Questi sono strutture semplici. Con il progresso della società, le persone progettano per resistenza e rigidità della struttura e la struttura della legge è gradualmente la comprensione e accumulato esperienza, che si riflette nei risultati brillanti di antichi edifici, come le piramidi d'Egitto, la Grande Muraglia cinese, Anji Zhaozhou Ponte, Città Proibita di Pechino e così via. Nonostante la conoscenza implicita della meccanica in queste strutture, ma non formano una disciplina. Sui principi e metodi di base, la meccanica strutturale con meccanica teorica, meccanica dei materiali, allo stesso tempo a sviluppare. Così nel primo sviluppo della meccanica strutturale sono fusi insieme con la meccanica teorica e la meccanica dei materiali. All'inizio del 19 ° secolo, a causa dello sviluppo dell'industria, la gente ha cominciato a progettare una serie di strutture di ingegneria su larga scala, la progettazione di queste strutture, per essere più accurata analisi e calcoli. Così, teoria e metodi di analisi di strutture di ingegneria cominciarono a separare nella metà del 19 ° secolo, la meccanica strutturale è diventato una disciplina indipendente. L'interim ci sono state molte teorie e metodi per calcolare la meccanica strutturale del 19 ° secolo. La Francia ha proposto un metodo generale per risolvere le equazioni di Navier problemi strutturali staticamente indeterminate nel 1826. Dal 1830, a causa del treno che passa sul ponte, il ponte di resistere non solo la necessità di considerare il problema del carico statico, carico dinamico deve essere considerato anche sopportare il problema, ma anche a causa della crescita della campata. Dall'inizio del 1847 diversi decenni, gli studiosi hanno applicato metodo grafico, metodo analitico per studiare l'analisi delle sollecitazioni statiche data traliccio, che ha gettato le basi per la teoria traliccio. Nel 1864, il fondatore britannico Maxwell metodo di carico unitario di spostamento e teorema di reciprocità, e il metodo di carico unitario determinato dallo spostamento del traliccio, che gli studiosi hanno finalmente capito i problemi staticamente indeterminati. Dopo la costituzione della teoria di base, allo stesso tempo risolvere il problema della struttura originaria, ma anche lo sviluppo di nuove strutture e la teoria corrispondente. All'inizio del 19 ° secolo al 20 ° secolo, gli studiosi hanno fatto un sacco di strutture navali meccanica di ricerca, e studiare le dinamiche travi in teoria sotto carico e priva di vibrazioni e le aree problematiche di vibrazione forzata mobile. All'inizio del 20 ° secolo, lo sviluppo dell'ingegneria aeronautica promuove le piastre di irrigidimento e conchiglie sulla struttura di stress a parete sottile e analisi di deformazione, e lo studio del problema di stabilità. Allo stesso tempo un gran numero di ponti ed edifici iniziato usando cemento armato, che richiede scienziati struttura in acciaio ricerca sistematica, nel 1914 fonda il metodo di spostamento angolo tedesco Bendixen per risolvere il telaio e travi continue e altre questioni. Più tardi, nel 20 o 30 anni, per il complesso staticamente indeterminati strutture reticolari fatto alcuni semplici calcoli, in modo che il progettista medio può cogliere e utilizzare. Per il 1920, ma ha anche sollevato l'idea della struttura a sandwich a nido d'ape. Secondo la struttura del concetto di "stato limite", gli studiosi sono giunti alla trave, piastra e telaio progettazione e calcolo di una nuova teoria su suolo elastico. Per resistere a carichi dinamici (in particolare terremoti) problemi di meccanica strutturale, ma anche aspetti sperimentali e teorici di fare un sacco di lavoro di ricerca. Con lo sviluppo della meccanica strutturale, fatica, frattura dei materiali e problemi strutturali compositi è entrato nel campo della meccanica strutturale. Metà del 20 ° secolo, l'avvento del computer e la complessità del metodo degli elementi finiti permette di calcolare la struttura a larga scala, che studiare e livello di applicazione meccanica strutturale di cui una nuova altezza. Disciplina del sistema Meccanica strutturale generale secondo la diversa natura e l'oggetto della loro ricerca nella struttura della statica, dinamica strutturale, teoria della stabilità strutturale, frattura strutturale, teoria della fatica e la teoria traliccio, la teoria delle strutture a parete sottile e la teoria della struttura complessiva. Statica strutturale Statica è la struttura succursale in meccanica strutturale prima sviluppati, è soprattutto in ingegneria deformazione plastica e stato tensionale della struttura sotto carichi statici, e problemi di ottimizzazione strutturale. È il carico statico non cambia con il tempo il carico applicato, il più lento al variare del carico, può essere approssimato come il carico statico. La struttura è la base della statica meccanica strutturale altre branche della scienza. Dinamiche strutturali Dinamica strutturale è lo studio della filiale dinamica di strutture di ingegneria in risposta e le prestazioni sotto carico. È il carico dinamico del cambiamento di carico con il tempo. In caricamento dinamico, stress, tensione e lo spostamento all'interno della struttura è destinata a essere una funzione del tempo. A causa del fattore tempo coinvolti, dinamica strutturale ricerca generalmente più complessa rispetto alla struttura della statica. Teoria della stabilità strutturale Teoria della stabilità strutturale è lo studio della stabilità strutturale del ramo di ingegneria. L'ampio utilizzo di ingegneria moderna struttura snella e sottile, come una canna sottile, fogli e shell. Quando sono sotto pressione, il caso sarà inferiore si verifica il limite dell'instabilità snervamento (grinze o deformazione), l'eccessiva deformazione della struttura internamente, riducendo o addirittura completa perdita della capacità di carico. Grandi deformazioni interessano anche altri requisiti di progettazione strutturale, quali l'impatto dell'aerodinamica aeromobili. Teoria della stabilità strutturale, gli elementi più importanti è quello di determinare la struttura del carico di punta critica. Frattura strutturale e teoria della fatica Teoria della struttura è lo studio della frattura e fatica a causa della struttura interna del progetto inevitabilmente crepa, crepa sotto carichi esterni estenderà la distruzione causata dalla frattura, ma anche in espansione minore ampiezza alternata sotto carico causato dalla rottura a fatica della disciplina. Studiamo la storia di frattura e fatica non è lungo, non è perfetto, ma la frattura e la teoria della fatica si è sviluppata rapidamente. In meccanica strutturale per la ricerca teorica e sperimentale in una varietà di strutture di ingegneria per lo studio anche formata una serie di aree di ricerca, questa zona prevalentemente traliccio teoria della struttura, la struttura complessiva della teoria della struttura a parete sottile e la teoria delle tre categorie. Struttura generale è materie prime complessive, macchine ed elaborati da strutture fresatura o incisione chimica costituiti, è particolarmente adatto in alcune condizioni al contorno, comunemente usati per struttura spessore variabile. Con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, e l'emergere di molte nuove strutture, come la metà del 20 ° secolo e l'emergere di strutture composite sandwich. Metodi di ricerca I metodi di ricerca sono principalmente la meccanica strutturale analisi di strutture di ingegneria con la ricerca sperimentale, l'analisi teorica e calcolo dei tre. Nella progettazione strutturale e la ricerca, questi tre aspetti sono spesso alternativamente condotti e sono complementari. Viene utilizzato nel corso dell'analisi della struttura, la struttura appare nell'analisi situazione e confronto e sintesi, questo è un mezzo semplice ed affidabile per la ricerca. Utilizzare analisi per valutare e migliorare la struttura gioca un ruolo importante. Le nuove strutture possono essere progettati utilizzando una performance test. Ricerche sperimentali può fornire una base importante per l'identificazione della struttura, che è il mezzo principale di sperimentazione e sviluppo di meccanica strutturale e metodi computazionali. Studio sperimentale è diviso in tre categorie: esperimenti modello, esperimenti veri e propri elementi strutturali, la struttura reale dell'esperimento. Ad esempio, velivoli sperimentali danni terra, test di volo e gli esperimenti di collisione auto. Meccanica strutturale esperimenti di solito consumano più risorse umane, materiali e, e quindi solo un modo limitato, soprattutto nelle prime fasi di progettazione, la maggior parte delle persone si basano su componenti strutturali di analisi teorica e di calcolo. Nel campo della meccanica dei solidi, meccanica dei materiali per lo sviluppo della meccanica strutturale forniscono le conoscenze di base necessaria elasticità e plasticità è la base teorica della meccanica strutturale, oltre alla meccanica strutturale ma anche con molte altre discipline fisici sono combinati per formare il bordo di discipline, come elasticità fluido meccanica. |
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