探索悬链和砌筑拱的平衡

建设的基本规则之一是打开的阿斯顿大学研究员。

几个世纪以来,悬链被用来演示圬工拱的立场。

17世纪科学家罗伯特胡克理论悬链将复制的形状良好的刚性拱结构工程师是众所周知的。

根据英国阿斯顿大学的研究学院的工程和物理科学,这普遍认为是不正确的,因为尽管他们的相似之处,悬挂链和拱门是两个不同的机械系统。

哈里斯博士Alexakis使用拉格朗日力学从牛顿的科学转变,导致现代物理学和数学的发展,与严谨的数学证明这一点。

他返回到平衡悬链和拱在他的研究中,详细介绍这两个系统的功能在不同的空间框架。

结果,悬链只需要平移力平衡,而反向拱平移和旋转力的要求。因此,解决方案总是不同的。

Alexakis博士的结果表明微妙差异胡克类比的方式解释和应用设计和安全评估的拱门在过去的几个世纪里,以及它的实际限制。

之间的类比倒悬挂链和砌筑拱的最优形状是一个概念深深扎根于我们的结构分析实践。弯曲结构使石匠,工程师和建筑师携带沉重的负荷和覆盖大跨度low-tensile强度材料的使用几个世纪以来在创建的奇迹世界的建筑遗产。

哈里斯博士Alexakis,阿斯顿大学

哈里斯Alexakis博士补充说,“尽管这些做法的悠久历史,找到最优的结构形式和评估弯曲结构的稳定性和安全性仍然是一如既往的局部。这是由于日益增加的兴趣保持传统结构和减少材料使用在建设,而用低碳自然取代钢和混凝土材料。”

这项研究发表在《华尔街日报》数学和力学的固体,提出一种新的结构分析方法建立在静止的势能原理,将更快、更灵活,和援助的计算更复杂的几何图形。

因此,分析师将不再需要考虑每个块的平衡或描述推力加载路径的力量几何获得严格的解决方案。

论文中讨论的分析工具,将使我们能够评估遗产的条件和安全结构和构建更可持续的弯曲结构,如拱顶和贝壳。这些结构的主要优势,除了有吸引人的美学,是它们能减少了体积,并且可以由经济、low-tensile-strength和低碳天然材料,造成零建设。

哈里斯博士Alexakis,阿斯顿大学

期刊引用:

哈里斯Alexakis, & Makris n (2023)。矢量分析和评估平衡的静止的势能曲线砌体结构。数学和力学的固体。doi.org/10.1177/10812865231183355。

来源:https://www.aston.ac.uk