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领域 06

结构与材料

桥为什么能站稳,塔为什么不会倒

结构用来承受荷载:桥梁、塔、屋顶和框架都是结构。你选择的形状和使用的材料,决定了一个结构是屹立不倒,还是会失效。

你将学到什么

  • 什么是荷载、拉力和压力
  • 为什么三角形能让结构不易变形
  • 材料有哪些表现:刚硬还是柔韧,结实还是易碎
  • 怎样找到薄弱点并加固它

实验示例

  1. 用梁搭一座桥,不断加载,直到它弯得太厉害。

  2. 在同样的荷载下,比较方形框架和三角形框架。

  3. 用不同的材料搭建同一座塔。

你可以搭建的作品

  • 一座桁架桥

  • 一座能抵御大风的塔

  • 一根起重机吊臂

这些示例展示了该领域的工作类型。正式发布的课程可能会有所不同。

仿真简化了什么

  • 材料只用几个简单的属性来描述;真实的材料有瑕疵,还会随着时间和天气而变化。
  • 结果显示的是设计在模型中的表现。真实的建筑需要专业工程师和安全检查。

任何仿真都会简化现实。了解它是怎样简化的,本身就是学习工程的一部分。

对应的学校科目

物理、数学(几何)、建筑、美术

与其他领域的联系

结构以力学为基础,支撑着从机器人到建筑物的一切。

值得了解

除非有一条边的长度改变,否则三角形的形状不会改变。这就是起重机、屋顶和自行车车架上到处都是三角形的原因。

相关领域

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