力流---结构学

******力流——拉与压的结构学********-力流的概念，定义与其哲学含义，方向的重要性自然界的共轭与对偶人的难题不在于他想采取何种行动，而在于他想成为何种人——威廉．詹姆斯二最小作用原理与结构学造化钟神秀，原理量极求三常规结构体的力流路径走势分析与基本规律四力流与灾害---常见灾害分析力的大小和作用点无从得知，万幸的是我们大体了解其方向——以莱昂哈特之意，这就够了。五力流与结构设计六力流之源---高效结构，与一些有意思的力流形态七迹线图---迹线图的疑问与迹线图的变革与否古典结构时代与计算机结构时代——活在当下定义：主应力大于零，小于零，两条主应力流，两条主应力路径，有了定义，就有了全部力流。腹杆力从边到中增大并且向屋脊传递，而屋脊的力向支座逐渐增大并且向支座传递，下弦杆从中到边力逐渐增大并向支座传递，力流并不是均向支座传递，故这种结构绩效不高力流这个概念就是对物体受力后，各部分力传递过程的一个形象比喻。事实上，物体在受力后，力的传递就象小河流水一样。先涓涓溪流，在支流、主流，一直到大海。作为一个结构也是如此，各部分构件受到荷载以后，在内部传递，由分布的构件向主要构件集中，对后到墙（柱），基础到地基。也就入了“大海”，分散开了。力流的组织，就是布置构件（杆件），组成力流的河流。力流是沿着杆件（或其他受力实体）传播的，杆件的布置其实就是对力流的导向，就象河流的堤岸对水流的导向一样。如何使力流的导向明确，而且传力途径短而直接，这是我们对于结构选型的任务，实质性的内容就是如何布置杆件（或受力实体）来达到这个目的（目标）。过定义可以看出：当结构构件本身的主尺度与力向量一致时，结构绩效最高；当结构构件本身的主尺度与力向量垂直时，结构绩效最低，也就是结构通过弯距抵抗外荷载作用。据简单例子：提哑铃比平举哑铃容易的多，原因是：提哑铃，手臂的方向与哑铃重力方向一致，此时的结构绩效最高；而平举哑铃，悬挑手臂与哑铃重力方向垂直，胳膊会感到酸痛，此时结构的绩效几乎为0，因为手臂的截面与哑铃重力之积，远远小于手臂的长度与哑铃重力之积。基本可以得出一些结构概念：拱的效率高于梁，桁架结构绩效高于实体结构，悬索张力结构绩效高于梁柱框架结构，当结构构件与受力方向一致程度越高，结构的绩效就越高。沿结构的主应力路径方向，具有最高效的结构绩效。有材料力学可得出主应力，主应力成线就是主应力路径了。例如大家都所熟悉的混凝土简支梁，其主应力路径如下：（1.感谢rikingzhou的讨论，以及nixbee前辈的指点!前辈提到的问题我会注意的，这个帖已经让我学到太多。对于屈曲，钢结构将柱屈曲破坏掉比直接压坏省劲的多，是最小作用原理的直接体现，对于直线传递还是曲线传递，简支梁我认为是直线传递远多于曲线传递，不管什么分布，可以看下我下几贴中的四副路径图，只是在下降段拐了一点小弯，但是或许在别人看来，可能只是在剩余部分走了一些直线，因此不如不画迹线直接帖图。对于像索悬链线这样的，或许是曲线，但我似乎要再次引入费恩曼的思想，力流要做出试探，走曲线并不是力的本意，而你的构件尺寸和形态限制了他的试探，以至于只能在该方向传递，造成了曲线，但这样结构绩效可能很高，就看怎么对其限制了，我认为。费恩曼在讲光学的时候，他是这么说的，如果耍一些小伎俩将光的试探路径进行限制，那么它只能迫不得已走你安排的那条路，衍射就产生了。耍一些小伎俩的帖子，正如在“结构受力困惑”帖中，xuqing前辈做的事情，去掉上部一根杆，变成附属结构，阻止了力流试探。当然“伎俩”毫无他意，请前辈不要误会！在结构中我把试探的思想引入，实际中将力流试探进行限制，服从人的意志，来提高结构绩效。正如nixbee前辈提供的桥，如果刚度强度稳定都满足，那么我感觉越薄越好，越薄限制就会更大，如果再进行结构离散化的限制，比如梁离散成桁架，将桥面离散成索网（如果能走人的话，哈哈），如果这种限制是正确的，那么结构绩效会大大提高，极端的例子就是比如云南或者西藏的溜索桥，仅一条铁链而已，绩效必须很高，必须得，因为完全限制了力流路径试探，如果将其拓展成一座大桥，那绩效就差了。但是错误的限制绩效就难说了。正如下图。想了想人对结构能做些什么呢，只能耍一些小伎俩而已，很多情况下都是结构自己的判断有自己的意志，正如你说强柱弱梁，那么你给了他多少钱呢，又不是拜把子的兄弟，也没请吃过饭，还天天让其风吹日晒的，凭什么就强柱弱梁，还是将柱破坏掉更省事。哈哈自己写写玩这是人的股骨头中松质骨的结构照片，历史上有人认为松质骨的走向是沿着主应力线方向，你认为如何？恩，主应力迹线在地理或生物医学也有应用，这里面有个沃尔夫定律(Wolff’strajectorialhypothesis)，从结构方面理解就是，骨骼结构在外荷载下，（通过主应力路径）力求达到最佳结构形态。国外对此有些研究论文,国内有论文据此定律做结构优化，刚村一朗兄可搜搜看。根据主应力路径进行结构形态优化提高结构绩效这是理所当然的，本文就是从结构绩效出发得到的力流。有关主应力迹线的国内外（英文）文章能搜到的基本都浮光掠影般的看了，（欢迎坛友提供更多论文）也找到了上世纪50年代国外光弹性试验研究梁迹线图的论文，胡庆昌70年代用光弹性试验画梁柱节点迹线图也取得了较高的精度缺点就是均局限于构件。