用身边的例子给你讲结构力学

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　　应力数值的主要特点就是它们可以不用改变力而发生变化。设计过程中可以说明荷载路径的某部分可能存在过大的应力。如果这种情况发生，那么便可以便捷地通过改变几何形状而使结构局部发生变化，以使得应力减小到所允许的最大应力以下。

　　这样的观点被广泛地应用在日常生活中，人们有目的性地增大或减小应力。例如，人的体重是不变的，但人脚下的应力会根据所穿鞋子与地面接触的面积而发生改变。这种变化的作用有好有坏。下图为三种类型的鞋子，普通鞋、高跟鞋和雪地鞋。

　　(a) 正常应力;(b) 高应力;(c) 低应力

　　普通鞋提供了抵抗正常应力的表面积;高跟鞋由于提供非常小的面积来承受同样的重量，鞋子下面会形成高应力，尤其是脚跟下面;对于非常细跟(细高跟)鞋，其应力可以高到足以对某些普通地板造成永久性损伤，对于必须保持低应力状态的地方，例如在雪地上行走，必须增加脚下的面积。这也就是为什么雪地鞋阻止人陷入雪中的原因。

　　所谓“舒适”的鞋、床和椅等则意味着将人体的应力定位在“舒适”的范围内。拥有较大座位面积的高背软椅比拥有较小座位面积的硬板凳更舒服。

　　低应力(左);高应力(右)

　　通过几何方法人为改变应力大小的思路也广泛用于人类使用的多种物件中。例如图钉上的大头盖使拇指产生舒服的应力，而在针尖下面形成足够高的应力从而使得物体表面被破坏，图钉被按进去。

　　一个尤其重要的思想就是，从平衡的角度来说，施加在针盖顶部的力必须等于针尖上的力，但应力在变化。通过改变(图钉的)几何形状来改变应力。手柄、尖端、楔体和宽肩带都是人们熟悉的有意增加或减少应力的工具。

　　让我们回到工程结构上，任务就是提供一种沿着到处都有“舒适”应力的荷载路径承受规定荷载的结构。取决于使用的材料，舒适应力的大小将发生改变。例如，由于钢的强度大于木料，钢所允许的(舒适)应力比木料高。因此，时常可见木结构比钢结构在承载相同荷载时有更大的结构构件。

　　由于通过推测或测试整个结构来得到满意的结构通常是不太现实的，现代的处理方法是计算每条荷载路径上的应力大小，并确保所有应力都在允许范围之内。要使这种方法成为可行性的计划而不是研究项目，就不得不做出许多简化假设。这些假设通常被称为工程师的理论，在应力计算中得以使用。其中一些假设考虑了结构制造时所用材料的性质。

　　来源：AA书友会公众号(ID：Architecture-Art)，作者：尔科姆·米莱。文章摘编自《建筑结构原理：从概念到设计(第2版) 第3章应力与应力分布概念》