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
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用梁搭一座桥,不断加载,直到它弯得太厉害。
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在同样的荷载下,比较方形框架和三角形框架。
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用不同的材料搭建同一座塔。
你可以搭建的作品
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一座桁架桥
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一座能抵御大风的塔
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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。