¿Qué es Introducción a la Mecánica?
¿Qué es la mecánica?
Para responder a esta pregunta debemos comprender su proceso de desarrollo histórico. La palabra "mecánica" también existía en la antigua China, pero al igual que "ciencia" en la antigua China era sólo la ciencia de los exámenes imperiales, tenía un significado completamente diferente al que tiene ahora. En la antigua China, "mecánica" significaba estudiar mucho. Por ejemplo, la "mecánica agrícola" debe enseñarse mediante un arduo estudio. El significado moderno de "mecánica" fue introducido desde Occidente. Aunque no existe ninguna palabra con el mismo significado moderno en la antigua China, la palabra "fuerza" apareció bastante temprano. En los huesos del oráculo, la palabra "fuerza" es la forma de un esclavo inclinado sobre el arado. Indica que su capacidad está llena.
La primera definición china de "fuerza" fue escrita por Mozi (490-405 a. C.) en Mo Qing. Hay dos opiniones: una es que "la fuerza es importante" y la segunda es que "los fuertes se inspiran en el castigo". Según estas dos declaraciones, ahora no está lejos de ser "forzado".
En la tecnología antigua, ya sea en Oriente u Occidente, una parte considerable consiste en levantar y transportar, es decir, contra la gravedad. Por tanto, durante un largo período histórico, el contenido principal de la mecánica fue el estudio de la estática, el equilibrio, el centro de gravedad y la sustentación.
Por otro lado, "fuerza" es la razón por la cual un objeto cambia su estado de movimiento. Esta fue la comprensión posterior de Galileo. Según el entendimiento literal actual, la segunda afirmación en "Mo Qing" parece ser que "forma" se refiere al cuerpo y "jin" se refiere al movimiento. En otras palabras, la fuerza es la causa del movimiento de los objetos. Desafortunadamente, en el Mo Jing, la forma se refiere al cuerpo, lo que significa levantarlo. Según el propio Mo Jing, "es emocionante levantar algo incluso si es ligero". Se puede ver que el significado del Mo Jing es que la fuerza es el cuerpo que levanta las cosas hacia arriba. Por lo tanto, las dos declaraciones en el Mo Jing tienen un solo significado, solo quietud y ningún movimiento.
En Occidente, la palabra “mecánica” proviene del griego. Literalmente significa invención, ingenio y maquinaria. Más tarde, gradualmente evolucionó hasta convertirse en una palabra con dos significados: la mejora de todas las tecnologías y la discusión racional de las leyes del movimiento natural. El significado más profundo se desarrolló más tarde.
Desde la perspectiva de la tecnología de la ingeniería, los humanos han acumulado gradualmente conocimientos sobre el centro de gravedad, el equilibrio, la maquinaria simple, la flotabilidad, el movimiento circular y lineal, etc. Desde la antigüedad, los sumerios inventaron la rueda entre el 5000 y el 4000 a.C., la canoa en el 2000 a.C. en China y el barco y el velero en Egipto en el 2500 a.C. Estas experiencias se acumularon gradualmente, desde la antigua Grecia hasta los equipos de defensa de las ciudades similares a los de Arquímedes y la maquinaria de construcción de Vitruvio (hace el siglo I) en Italia.
Hasta el siglo XVII, los conocimientos mecánicos acumulados se resumían en cinco máquinas simples (palanca, eje, plano inclinado, tornillo y polea). En las lenguas occidentales, Mecánica y Mecanismo tienen la misma raíz. Por eso, durante un largo período histórico, la gente consideró la mecánica y la maquinaria como la misma cosa.
Desde la perspectiva de explorar las leyes de la naturaleza, los seres humanos primero acumularon datos de observación sobre el movimiento de los cuerpos celestes e intentaron explorar sus verdaderos estados de movimiento. El desarrollo temprano de la mecánica es inseparable de la astronomía, desde el calendario antiguo hasta la teoría geocéntrica de Ptolomeo en la antigua Grecia, pasando por la mecánica clásica de Copérnico, Galileo, Kepler y Newton. Esta exploración está estrechamente integrada con las matemáticas.
Más tarde, estas dos tendencias se combinaron para formar la disciplina de la mecánica. Su contenido y características de investigación también cambian con el desarrollo de los tiempos.
Leonardo da Vinci, un erudito de principios del Renacimiento europeo, dijo: "Cuando estudias mucho, eres un paraíso para las ciencias matemáticas, porque aquí obtenemos los resultados de las matemáticas".
El erudito italiano Galileo dijo en "Diálogo sobre dos nuevas disciplinas" (es decir, la mecánica de materiales y la teoría del movimiento de objetos): "Las actividades continuas de vuestros venecianos en el famoso arsenal, especialmente las actividades que involucran la mecánica, son para aquellos que están ansiosos por La gente encuentra un campo muy amplio porque en este sector muchos artesanos fabrican constantemente diversas máquinas e instrumentos y algunos de ellos deben ser muy hábiles y muy inteligentes para interpretar los problemas, ya que han heredado la experiencia y han utilizado sus propias observaciones.
Al final de la dinastía Ming en China, casi al mismo tiempo que Galileo, la definición de mecánica quedó reflejada a grandes rasgos en el "Far and Away" escrito por el misionero occidental Deng (suizo). , registrado por Wang Hui y publicado en 1627. La comprensión occidental de la mecánica en ese momento en "Ilustración de las maravillas occidentales" dice: "La fuerza es fuerza, fuerza. Como mano de obra, caballos de fuerza, energía eólica. También llamada fuerza, como la utilización de la fuerza humana, la fuerza de los caballos, el agua y el viento. El arte es un método y un medio ingeniosos, por eso se sabe que hace buen uso de su poder y lo toma a la ligera. El énfasis en los eruditos, el conocimiento es nominal, el arte es privado, la literatura, el neoconfucianismo, la aritmética, etc. se denominan conocimientos, por eso se les llama públicos. Sin embargo, el estudio de este arte marcial es único e importante, por lo que aprenderlo es importante. ”
Este pasaje explica el origen de los dos nombres Chongxue (mecánica) y Jinyi (mecánica). Se puede ver que, ya sea en Oriente u Occidente, el contenido de la investigación inicial de la mecánica era generalmente inseparable. de Lift
El libro también dice: “Cada escuela tiene su propia sucursal. Por ejemplo, cuando las facultades de medicina se ocupan de enfermedades humanas, necesitan contar el número de profesores. Pero independientemente de la tierra, el agua, la madera, la piedra, etc., este arte de dividir siempre conlleva una pesada carga. "Este artículo resume el contenido de la investigación de la mecánica.
Cuando se habla de la relación entre la mecánica y las matemáticas, el libro dice: "Todas las creaciones del Creador se cuentan, se miden y se pesan, y todo es natural.
Los números no son sólo aritmética, sino también medidas, y también es importante aprender esta habilidad. Tiene un carácter pesado. Si uno es más importante que el otro, entonces es una cuestión de aritmética; las dimensiones de un objeto que es más pesado que el objeto más pesado se llaman pesos y medidas. Por tanto, es necesario aprender matemáticas, aprender matemáticas y volver a aprender. Gai Sanxue nació de su propia naturaleza y es un cuñado inseparable. "Aquí las matemáticas se refieren al cálculo, que es diferente de las matemáticas modernas. La metrología se refiere a la medición y, más ampliamente, a la geometría.
El más representativo son los "Principios científicos de la filosofía natural" de Newton. "El prefacio dice: "Toda la tarea de la filosofía parece ser estudiar diversas fuerzas en la naturaleza a partir de diversos fenómenos de movimiento, y luego utilizar estas fuerzas para demostrar otros fenómenos. "Todos los fenómenos naturales pueden demostrarse mediante un razonamiento similar basado en los principios de la mecánica.
Newton dijo en el prefacio de la primera edición de su libro "Principios científicos de la filosofía natural": "Porque los antiguos (como como nos dice Papus (siglo III a. C.) considera la mecánica como lo más importante para estudiar las cosas naturales. Ahora la gente intenta explicar los fenómenos naturales con leyes matemáticas en lugar de con sus formas físicas y propiedades ocultas, por lo que I Zhong también se compromete a utilizar las matemáticas. explorar cuestiones filosóficas relevantes. Los antiguos estudiaban la mecánica desde dos aspectos: por un lado, era racional y precisa en los argumentos, y por otro, era práctica. Toda artesanía pertenece a la mecánica práctica, y el nombre de mecánica se deriva de esta razón. ”
“La geometría se basa en la práctica de la mecánica. No es más que una parte de la mecánica general que puede proponer y demostrar con precisión métodos de medición. Pero dado que la artesanía se utiliza principalmente para el movimiento de objetos, generalmente se cree que la geometría implica el tamaño de un objeto, mientras que la mecánica implica su movimiento. En este sentido, la mecánica especulativa es una ciencia que puede proponer y demostrar con precisión el movimiento provocado por cualquier fuerza y la fuerza necesaria para producir cualquier movimiento. "
Kirchhoff
En 1874, Kirchhoff definió la mecánica en el primer párrafo de "Lectures on Mechanics" como: "En cuanto a la ciencia del movimiento en el proceso de investigación, decimos que su La tarea es describir el movimiento en la naturaleza de una manera completa e hipotética. "
Zhou Peiyuan
El profesor Zhou Peiyuan, un famoso mecánico chino, dijo: "La mecánica es una ciencia sobre el movimiento macroscópico de la materia.
Huygens (Christian Huygens 1629-1695)
Huygens dijo: La ciencia debería ser "Espero poder deducir de los principios de la mecánica de la misma manera y muchos otros fenómenos en naturaleza". "En la verdadera filosofía las causas de todos los fenómenos naturales deben considerarse en términos mecanicistas. En mi opinión debemos hacerlo."
Helmholtz (Hermann Hermann Helmholtz (1821-1894)
Helmholtz dijo: "El objetivo final de todas las ciencias naturales se resume de esta manera, por lo que la tarea de la ciencia ha terminado".
Lord Kelvin (William Thomson 1824-1907)
Kelvin , un científico británico de finales del siglo XIX, dijo: "Mi objetivo es demostrar cómo establecer un modelo mecánico que sea útil en cualquier tema en el que estemos pensando. Las condiciones requeridas se cumplen en los fenómenos físicos. Nunca estoy satisfecho hasta que construyo un modelo mecánico de algo. Si puedo construir un modelo con éxito, puedo entenderlo; de lo contrario, no puedo entenderlo.
Marx (Karl Marx 1818-1883)
La mecánica es "la verdadera base científica de la industria a gran escala" Teoría de la plusvalía (Volumen 2). Las obras completas de Marx y Engels, 26 volúmenes; 116
Friedrich Engels (1820-1895)
"Comprender el movimiento mecánico es la tarea principal de la ciencia" Dialéctica de la naturaleza, People's Publishing Casa, 1971: 230.
Laue (Max von Laue, 1879-1960)
El físico alemán Laue dijo: "¿Cuáles son los logros de la ciencia de la mecánica? ¡Son realmente innumerables! Proporciona una base teórica para cualquier tipo de diseño técnico, siempre que el diseño sea mecánico, por lo que está profundamente involucrado en la vida diaria; también se aplica a las ciencias biológicas, como la mecánica del movimiento corporal o la mecánica auditiva, describe el panorama general de las estrellas. movimiento de partículas ultramicroscópicas, esto es consistente con toda la experiencia; de hecho, incluso lo demuestra parcialmente nuestros experimentos con moléculas, átomos e incluso partículas elementales más pequeñas (electrones, etc.). Por lo tanto, se convirtió en la base de la teoría del movimiento de los gases. y estadísticas físicas fundadas por Boltzmann-Gibbs, y todo esto se combinó en un hermoso templo con un sistema arquitectónico majestuoso y conmovedor. Por lo tanto, durante mucho tiempo, la gente se sintió atraída por él. No es sorprendente que incluso después la gente se diera cuenta. 1900 que la electrodinámica no podía atribuirse a la mecánica, mucha gente todavía entendía mal que el propósito de la física es atribuirla a la mecánica, pensando que la mecánica es algo como las matemáticas, algo más allá de la experiencia. Por lo tanto, cuando comenzó la serie de teoría cuántica en 1900, la gente. Poco a poco se fue tomando conciencia de los límites efectivos de la mecánica. Sin embargo, ¡cuán profundamente asombraron a la gente! Incluso cuando la teoría cuántica reemplaza a la mecánica, dos leyes de la mecánica permanecen inalteradas: la ley de conservación de la energía y la ley de conservación del impulso.
"
Albert Einstein (1879-1955)
Un pasaje de Einstein en "Física y Realidad": "Aunque hoy sí sabemos que la mecánica clásica no puede ser la base que rige toda la física. , sin embargo, todavía ocupa el centro de todo nuestro pensamiento en física. La razón es que, por mucho que se haya avanzado desde la época de Newton, todavía no hemos llegado a una nueva base física que nos permita creer que todos los fenómenos que estudiamos y todas las relaciones teóricas locales exitosas pueden deducirse lógicamente. de ello. ”
2. Personajes importantes de la historia de la mecánica
Galileo (1564-1642)
Simón (Simón Steven, 1548-1620)
¿Nicolás? Nicolás Copérnico (1473-1543)
Arquímedes (287 a.C. a 265438 a.C.)
Newton (Ai Thacker Newton, 1642-1727)
Leibniz (Gottfried Wilhelm Leibniz, 1646)
Huygens (Christian Huygens) Gens, 1629-1695)
Johannes Kepler (1571-1630)
Naville ( Naville, 1785-1836)
La Plath (Pierre-Simon Laplace, 1749-1827)
Lagrange (Joseph Lewis Lagrange, 1736-1813)
Euler (Leon Hader Euler, 1707-1783)
Albert Einstein (1879-1955)
Kovalev Skaya (1850-1891)
Isla Saint-Venant (1797) -1886)
Cauchy, Augustin-Louis, 1789-1857)
3. Cada uno a su manera Todos en la industria se dedican a la mecánica
Mecánica. y astronomía
Movimiento de la Tierra, explosiones planetarias, tres cuerpos, exploración espacial
Mecánica y matemáticas
Investigación sobre aceleración de velocidad y procesos variables, límites y cálculo, introducción del espacio de alta dimensión, método variacional y desviación más rápida, energía y funcionales, leyes de conservación e invariantes, sistemas dinámicos y ecuaciones diferenciales
Mecánica y Física
Comprensión de los campos electromagnéticos y la flexión de la luz en campos gravitacionales
Mecánica, Medicina y Biología
Bombas de sangre
Mecánica y Química
Desde 1951, el erudito soviético Boris Belousov y el estudiante Anatole Zabotinsky notó que agregar una mezcla de iones bromato y cerio al ácido sulfúrico, produciría cambios periódicos incoloros y ligeramente amarillos. Desde entonces, se ha comenzado a estudiar las ondas de difusión de la reacción. La teoría de la mecánica ha sido madura en muchos aspectos, solo hay unos pocos problemas teóricos como la turbulencia y la intensidad, por lo que el equipo de investigación de la mecánica representa una gran proporción en comparación con la mecánica aplicada. Segunda etapa. La proporción de mecánicos teóricos en el equipo de investigación de toda la disciplina de la mecánica era en realidad menor que la de hoy.
4. La carretera aeroespacial de China
Vehículo de lanzamiento:
1958. Comenzó la construcción del primer sitio de lanzamiento de China. En 1964, se lanzó en Anhui el primer cohete biológico que transportaba un ratón, alcanzando una altitud de 70 metros. kilómetros El 24 de abril de 1970, el cohete portador Gran Marcha 1 fue lanzado por primera vez y lanzó con éxito el primer satélite artificial de mi país, Dongfanghong 1, a la órbita predeterminada.
El Long March 2 fue desarrollado sobre la base del misil de largo alcance Dongfeng 5. En 1975, China puso en órbita con éxito el primer satélite retornable de detección remota de mi país.
El cohete portador Gran Marcha-3 se desarrolló sobre la base del cohete Gran Marcha-2. El Techo del Mundo utiliza motores de hidrógeno líquido y oxígeno líquido de baja temperatura y alta energía. El 8 de abril de 1984, el satélite de comunicaciones Dongfanghong-2 fue puesto con éxito en órbita geosincrónica. Desde entonces, China se ha convertido en uno de los pocos países del mundo que puede lanzar satélites geosincrónicos.
El Long March 4 es un gran vehículo de lanzamiento de tres etapas que utiliza propulsor líquido convencional. El 7 de septiembre de 1988, el satélite meteorológico de primera generación de mi país, Fengyun 1, entró con éxito en órbita a bordo del Gran Marcha 4.
El 8 de febrero de 1994, el vehículo de lanzamiento Gran Marcha-3A de mi país, con la mayor capacidad en órbita alta, realizó con éxito su primer vuelo, enviando el satélite de exploración científica Shijian-4 y el satélite de simulación Kuafu-1 a la órbita de transferencia geosincrónica.
Con el lanzamiento del satélite de pruebas de navegación Beidou-1 en 2003 como símbolo, la serie de cohetes portadores Gran Marcha ha llevado a cabo su lanzamiento número 70, con una tasa de éxito del 90%, y el desarrollo técnico general El rendimiento ha alcanzado el nivel de primera clase del mundo.
Satélite:
El 24 de abril de 1970, el satélite Dongfanghong-1 fue lanzado por el cohete portador Gran Marcha 1. El satélite entró en órbita terrestre baja con una inclinación orbital de 68,40° y un período de funcionamiento de 114 minutos.
Desde noviembre de 1975, mi país ha lanzado dos generaciones de satélites retornables de teledetección ***17, todos los cuales fueron recuperados con éxito excepto uno, logrando grandes logros en la teledetección y la investigación de la microgravedad.
El primer satélite de comunicaciones práctico de China recibió oficialmente el nombre de Dongfanghong-2.
El 7 de septiembre de 1988, el primer satélite meteorológico de mi país, Fengyun-1, fue lanzado desde la Gran Marcha 4.
En octubre de 1999, se lanzó con éxito el satélite "Ziyuan-1" desarrollado conjuntamente por China y Pakistán. Los datos de imágenes de satélite recibidos se utilizan ampliamente en agricultura, silvicultura, conservación de agua, minerales, energía y topografía. protección del medio ambiente y muchos otros sectores.
Para establecer el sistema de navegación Beidou de mi país, los diseñadores desarrollaron con éxito el satélite de prueba de navegación Beidou 1, que se lanzó con éxito por primera vez en junio de 2000.
El 15 de mayo de 2002, los satélites Haiyang-1 y Fengyun-1 fueron puestos en órbita juntos por el Long March 4B. Haiyang 1 es el primer satélite pequeño de mi país que ha pasado de la etapa experimental al uso práctico. Explorar principalmente el océano desde el cielo y promover el desarrollo y utilización de los recursos marinos.
En el primer semestre de 2003, China había desarrollado y lanzado 51 satélites de diversos tipos.
Construcción de una ciudad aeroespacial ecológica en el desierto de Gobi
La Torre Conmemorativa Aeroespacial del Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan, que se inició en 1958, está ubicada en lo profundo del desierto de Gobi. Es el primer sitio de lanzamiento de satélites de China y el centro de lanzamiento espacial más grande de China.
La llegada de los vuelos espaciales tripulados: debate preliminar
En abril de 1971, más de 400 expertos aeroespaciales de más de 80 unidades vinieron al Hotel Jingxi de Beijing para llevar a cabo debates en profundidad sobre los vuelos espaciales tripulados. .
La discusión transcurrió sin contratiempos y se decidió el "Proyecto 714" para el desarrollo de vuelos espaciales tripulados. Los trabajadores científicos y tecnológicos de China parecen haber visto los albores de los vuelos espaciales tripulados.
La llegada de los vuelos espaciales tripulados: Se acerca el amanecer
En 1992, el gobierno chino aprobó oficialmente el proyecto de vuelos espaciales tripulados, denominado "Proyecto 921".
El 20 de octubre de 1999, la nave espacial 165438+ Shenzhou-1 fue puesta en órbita y regresó a la Tierra el 20 de octubre de 1999. El experimento fue un completo éxito. Se completó en 2003 después de exhaustivos experimentos y pruebas realizados por Shenzhou 2, Shenzhou 3 y Shenzhou 4. 30806.888686886616
El satélite Chang'e-1 lanzó la misión de detección de la órbita lunar (2007.338+0438+0).
Qishenwentian (25 de septiembre de 2008)
5. Aplicación de la mecánica en ingeniería civil: descripción general de la ingeniería estructural
El grado de civilización humana Un símbolo de la El concepto se refleja en diversas estructuras: se pueden atribuir a estructuras objetos que pueden resistir y tener ciertas funciones, como edificios de gran altura, automóviles, barcos, aviones, puentes, presas, máquinas herramienta, telescopios, instrumentos de precisión, etc. En términos generales, la corteza terrestre, el lecho de roca y las capas de suelo también pueden considerarse estructuras. Cuanto más avanzados se vuelven los seres humanos, más complejas se vuelven sus estructuras.
El llamado edificio debe ser seguro y económico;
En segundo lugar, debe ser práctico, cómodo y bello.
El primer problema es un problema que debe resolverse mediante estructuras de ingeniería y mecánica estructural. La segunda tarea pertenece al problema que debe resolver la arquitectura.
El diseño estructural incluye el análisis de resistencia, rigidez, dinámica y estabilidad de la propia estructura.
En la actualidad, la mayor parte de la carga de trabajo del diseño estructural está empezando a recaer en los ordenadores, que son la mecánica estructural computacional y el CAD estructural.
Otro aspecto del diseño estructural es la determinación de las cargas sobre la estructura.
También incluye diseño optimizado que mantiene ciertas funciones, investigación sobre nuevas formas estructurales e investigación sobre procesamiento y conformado estructural. Si se puede elegir el método de optimización en el diseño de estructuras rígidas y ahorrar un 1% de acero, equivale a construir una planta siderúrgica con una producción anual de un millón de toneladas.
Una época en la que la piedra, la madera y el ladrillo eran los principales materiales de construcción.
Ya sea en Oriente u Occidente, la piedra, la madera y el ladrillo se utilizaron durante mucho tiempo antes de que el acero y el hormigón se convirtieran en los principales materiales de construcción.
Las estructuras de madera no son resistentes al fuego, por lo que la arquitectura antigua china tiene una larga historia.
La puerta de la Acrópolis de Atenas en la antigua Grecia
La Diosa de Atenas
Templo Wuliangdian de Xiantong en la montaña Wutai
Foggong Templo Sa en el condado de Yingxian Gata
Puente Zhaozhou en el condado de Zhao, Hebei
Antiguo puente de arco romano
Investigaciones iniciales sobre mecánica de materiales
Leona Leonardo da Vinci estudió y analizó en sus manuscritos las cargas que podía soportar una casa.
Galileo menciona en "Diálogo de dos nuevos rumbos" (1638) que investigó la capacidad de carga de vigas fijas en voladizo.
Edham Marriott hizo los experimentos realizados por Galileo. Debido a que sus condiciones de equilibrio aparente eran incorrectas, los coeficientes resultantes eran incorrectos.
¿Jacobi? El estudio de las vigas de Bernoulli es lo que la gente hoy llama teoría de las vigas de Bernoulli.
Una breve historia del hormigón:
En 1774, el ingeniero británico Smith Dunzai utilizó una mezcla de cal, arcilla y arena para construir los cimientos de un faro en alta mar. El efecto fue muy bueno. .
En 1824, el cantero británico Asputin recibió una patente para quemar cemento, que se llamó cemento Portland porque era muy parecido a la piedra Portland.
Francia estableció plantas de cemento en 1840 y Alemania en 1855.
En 1970, cada persona en el mundo utilizaba 156 kilogramos de cemento al año.
Condiciones para que el acero y el hormigón trabajen juntos
Las propiedades físicas y mecánicas del acero y el hormigón varían ampliamente, pero pueden trabajar juntos porque:
1) Existe una buena unión entre el acero y el hormigón. Bajo la acción de la carga, puede garantizar que los dos materiales se deformen armoniosamente y * * * estén sujetos a la misma fuerza.
2) Los coeficientes de expansión lineal de las barras de acero y del hormigón son básicamente los mismos (acero; las barras son 1.2x10-5 y el concreto es (1.0 ~ 1.5)x 10-5), por lo que cuando cambia la temperatura, los dos materiales no tendrán mucha diferencia en la deformación.
Ventajas de las estructuras de hormigón:
1) Utilización racional de los materiales: la resistencia del material de las barras de acero y el hormigón se puede utilizar plenamente, la relación entre la capacidad de carga estructural y la rigidez es adecuada, y básicamente no hay estabilidad local. El problema es que el precio por unidad de estrés es bajo. Para las estructuras de ingeniería general, los indicadores económicos son mejores que los de las estructuras de acero.
2) Buena conformabilidad: el hormigón se puede verter en varias propiedades y tamaños según sea necesario, y es adecuado para diversas estructuras de formas complejas, como carcasas delgadas, estructuras en forma de caja, etc.
3) Buena durabilidad y resistencia al fuego, bajo costo de mantenimiento: las barras de acero tienen una capa protectora de concreto, que no es fácil de oxidar, y la resistencia del concreto aumenta con el tiempo. El concreto es un mal conductor de calor; y una capa protectora de hormigón de 30 mm de espesor puede resistir el fuego durante 2 horas para que las barras de acero no pierdan resistencia debido al aumento excesivo de temperatura.
4) La estructura de hormigón colada in situ tiene buena integridad y puede obtener buena ductilidad mediante el refuerzo adecuado. Es adecuada para estructuras resistentes a terremotos y a la violencia. También tiene buena antivibración y. Resistencia a la radiación y es adecuado para estructuras protectoras.
5) La alta rigidez y amortiguación son beneficiosas para el control de la deformación de la estructura.
6) Materiales locales de fácil obtención: La gran cantidad de arena y grava utilizada en el hormigón facilita la obtención de materiales locales. En los últimos años, los residuos industriales se han utilizado para crear áridos artificiales o como ingrediente adicional del cemento para mejorar las propiedades del hormigón.
Desventajas de las estructuras de hormigón:
(1) Peso propio: no apto para estructuras de gran luz y gran altura;
(2) Poca fisura resistencia: hormigón armado ordinario La estructura a menudo funciona con grietas en la etapa de uso normal, lo que afectará la durabilidad en ambientes hostiles (aire libre, costero, erosión química; también limita la aplicación de hormigón armado ordinario en estructuras de gran luz); y no se pueden utilizar barras de acero de alta resistencia;
(3) Capacidad de carga limitada: en estructuras cargadas pesadas y en las estructuras inferiores de edificios de gran altura, los tamaños de los componentes son demasiado grandes, lo que reduce el espacio de uso;
(4) La construcción es compleja y hay muchos procesos (encofrado de soporte, unión de barras de acero, vertido y mantenimiento), el período de construcción es largo y se ve muy afectado por las estaciones y el clima;
(5) Una vez que la estructura de concreto está dañada, es difícil de reparar, reforzar y reforzar.
Materiales de acero
Después de mediados del siglo XIX, la tecnología de fabricación de acero se hizo popular y el acero se utilizó ampliamente. El primer barco de acero se construyó en Inglaterra en 1859.
En 1873, se construyó en Londres, Inglaterra, el puente colgante Albert sobre el río Támesis, con una luz máxima de 384 pies.
Estructura de rejilla
Es una armadura plana o espacial compuesta por una gran cantidad de tubos cortos de acero o tubos de aleación idénticos entre sí.
Es diferente del truss, y los miembros del truss también son diferentes del maestro y esclavo.
Debido a que hay muchas incógnitas en el análisis de su estrés, se desarrolló tarde y no se utilizó ampliamente hasta la década de 1960.
Los edificios se clasifican por estructura:
1. Estructura híbrida
2. Estructura de fábrica de una sola planta
3. 25-60m.
4.Estructura marco-muro de cortante: 50 50 - 130m.
5. Estructura de muro de corte: 60-140 metros
6. Estructura simplificada: 70-300 metros
7.
Estructura colgante
El primer puente colgante apareció en el Reino Unido en los años 1970.
La fijación de alambres de acero de alta resistencia a las vigas anulares externas de hormigón aprovecha la resistencia a la tracción de los alambres de acero y la resistencia a la compresión del hormigón.
Después de la década de 1960, aparecieron de vez en cuando grandes salas de exposiciones y recintos deportivos.
Torre de refrigeración de central eléctrica
Boeing 767
Sala de exposición de estructura inflable en Vancouver
Estructura de membrana
Con Con el desarrollo de la industria química, se han utilizado ampliamente membranas de nailon y fibras sintéticas. Los estructuralistas neumáticos lo desarrollaron en estructuras suspendidas.
Fácil de instalar, inflar, desmontar y transportar.
Se puede completar en una gran envergadura.
Apareció por primera vez en la década de 1940 y apareció en grandes cantidades en la década de 1970.
Estructuras sísmicas
Muchas zonas del mundo son propensas a sufrir terremotos, como Japón, la provincia de Taiwán y San Francisco.
Cuando se construye en áreas propensas a terremotos, se debe considerar el comportamiento sísmico de la estructura.
En general, las estructuras ligeras y flexibles son beneficiosas para la resistencia a los terremotos.
Además, los departamentos nacionales pertinentes también han formulado códigos sísmicos para estructuras de construcción.
Perfiles de eslinga, puente Guangdong Humen, puente Hong Kong Tsing Ma, amortiguadores de raíz de tirantes de puente atirantado, construcción de puentes atirantados.
Estructura de capa delgada
La teoría de la capa delgada elástica se desarrolló sobre la base de la teoría de placas de Kirchhoff de Yuefu a finales del siglo XIX.
En la década de 1920, Alemania utilizó por primera vez carcasas cilíndricas para estructuras de tejados. Más tarde aparecieron estructuras de concha y estructuras de placas plegadas con superficies curvas, como superficies esféricas y superficies de silla de montar.
El uso de estructuras de capa delgada en grandes torres de enfriamiento se remonta aproximadamente a 1913.
La teoría de la capa delgada maduró en la década de 1940 y, desde entonces, las capas delgadas se han utilizado ampliamente en el campo de la arquitectura. En el caso de los barcos, las aeroestructuras son más antiguas.
Daños en el puente causados por hielo que bloquea los agujeros del puente
Diagrama del puente reconstruido
Cargas que actúan sobre la estructura: Diagrama de carga sísmica
Terremotos globales Diagrama de distribución
Cargas que actúan sobre la estructura
El país cuenta con especificaciones de carga que estipulan claramente carga de viento, carga de nieve, carga de temperatura, carga sísmica, carga muerta y carga viva.
En el diseño real, el diseño debe determinarse en función de diferentes combinaciones de determinadas cargas.
7. El desarrollo de la mecánica en el siglo XX
¿Cuáles son los avances de varias cuestiones importantes en la mecánica en el siglo XX?
1.Revisión de las características del desarrollo de la mecánica antes del siglo XX.
? ¿Estrecha relación entre mecánica y matemáticas
? Constantemente surgen nuevos modelos en sistemas mecánicos.
? ¿La relación entre mecánica teórica y mecánica aplicada
? El papel del experimento en mecánica
2.
? ¿Soluciones periódicas y problemas de vibraciones no lineales
? ¿Problemas de desacuerdo
? ¿Problema de desacuerdo de Hopf
? ¿Mayor desarrollo del teorema KAM y la teoría de la estabilidad
? ¿Problema de atractor extraño y divergencia global
? Ciencia No Lineal
3. Ondas aisladas, bifurcaciones y turbulencias en fluidos.
? ¿Estudios experimentales tempranos de turbulencia
? ¿Estabilidad del flujo de fluido
? ¿Investigación sobre ondas solitarias
? ¿Las primeras teorías en la investigación de la turbulencia
? Turbulencia y bifurcación
4. Desarrollo de la mecánica del continuo, análisis estructural y mecánica de sólidos.
? ¿El desarrollo de la mecánica del continuo
? ¿El desarrollo de la mecánica estructural
? ¿Mecánica plástica
? ¿Teoría de la resistencia y resistencia a la fatiga de los materiales
? La formación y desarrollo de la mecánica de fractura
5. La formación y desarrollo de la mecánica computacional.
6. El desarrollo de la educación mecánica
La tendencia de desarrollo de la mecánica en el siglo XXI
La tendencia de desarrollo de la mecánica en el siglo XXI
1. Combinación de aspectos microscópicos
2. Intersección e integración de disciplinas
3. Combinación de mecánica y tecnología de ingeniería
4. atención a la informática de alto rendimiento y la tecnología de experimentos avanzados.
(1) Tendencias de desarrollo de la mecánica de sólidos
Cuestiones científicas importantes y campos fronterizos.
Micronanotecnología
Mecánica multiescala y correlación y cálculo entre escalas
Mecánica de acoplamiento multicampo de nuevos materiales y estructuras
Biología Biomecánica de materiales y materiales biomiméticos
Informática y software científico y de ingeniería
Desarrollo de instrumentos y equipos de mecánica experimental, nuevas tecnologías y nuevos métodos de caracterización
2. Dirección Nacional de Demanda
Mecánica de resistencia y fallo de sólidos
Software de mecánica computacional
Aplicación de la mecánica de sólidos en seguridad nacional e ingeniería aeroespacial
Cuestiones mecánicas de grandes estructuras de ingeniería y equipos industriales
Mecánica de explosiones e impactos
Mecánica ambiental y de desastres
(2) Tendencias de desarrollo de la mecánica de fluidos
1) Dinámica de fluidos interfaciales
2) Digitación viscosa de prototipos de crecimiento conformacional
3) Flujo sanguíneo en el sistema arteriovenoso
4) Inestabilidad del flujo de corte
5) Turbulencia
6) Convección ambiental
7) Magnetohidrodinámica
8) Solidificación de fluidos
9) Mecánica de geofluidos
10) Dinámica de los océanos
11) Circulación atmosférica global
12) Dinámica de vórtices
13 ) Dinámica de fluidos de alta velocidad
14) Aerodinámica hipersónica
15) Dinámica de gases finos
16) Mecánica de fluidos multifásicos
17) Mecánica de Fluidos No Newtoniana
18) Dinámica de Fluidos Computacional
(3) Mecánica General y Fundamentos (Dinámica y Control) Tendencias de desarrollo de la disciplina
Principales investigaciones áreas:
1) Mecánica no lineal
2) Dinámica de sistemas multicuerpo
3) Mecánica analítica
Dirección de la investigación
6) Vibración no lineal y control de equipos grandes en condiciones extremas.
7) Dinámica no lineal de sistemas de redes complejos
8) Dinámica y control de sistemas a micro/nanoescala
9) Algunas cuestiones de la mecánica analítica (como la no lineal dinámica de los sistemas de restricciones, etc.
)
10) Dinámica y control del sistema de acoplamiento cuerpo elástico-cuerpo rígido
(4) Tendencia de desarrollo de la mecánica interdisciplinaria
1. > p>
2. Biomecánica
3. Mecánica ambiental
4. Mecánica de explosión
5. .Geodinámica
8. Resumen
1 La mecánica es la ciencia exacta más antigua;
La mecánica es la materia más básica entre todas las ciencias naturales. Dominar la mecánica es la puerta de entrada. a otras disciplinas;
La metodología formada en la historia de la mecánica tiene un profundo impacto en varias disciplinas;
La mecánica es la base teórica de la tecnología de ingeniería moderna;
La mecánica es la unidad de la verdad, la bondad y la belleza.