Графическая статика
В широком смысле термин графическая статика используется для описания техники решения частных практических задач статики графическими средствами. [1] Активно использовавшиеся в архитектуре 19 века методы графической статики во второй половине 20 века были в значительной степени заброшены, прежде всего из-за широкого применения рамных конструкций из стали и железобетона , облегчавших анализ на основе линейной алгебры . Начало XXI века ознаменовалось «возрождением» этой техники, вызванным ее добавлением к инструментам компьютерного проектирования , что позволило архитекторам мгновенно визуализировать форму и силы . [2]
История
[ редактировать ]
Марку и Руан [3] Проследите истоки графической статики до да Винчи и Галилея , которые использовали графические средства для расчета суммы сил, Симона Стевена и параллелограмма сил введения Пьером Вариньоном в 1725 году и фуникулерного многоугольника силового многоугольника . Джованни Полени использовал графические расчеты (и аналогию Роберта Гука между висящей цепью и стоячей конструкцией) при изучении купола базилики Святого Петра в Риме (1748 г.). Габриэль Ламе и Эмиль Клапейрон изучали купол Исаакиевского собора с помощью силовых и фуникулерных полигонов (1823 г.). [4]
Наконец, Карл Кульманн основал новую дисциплину (и дал ей название) в своей работе 1864 года « Die Graphische Statik» . Кульманн был вдохновлен предыдущей работой Жана-Виктора Понселе о давлении Земли и Lehrbuch der Statik Августа Мёбиуса . Следующие двадцать лет стали свидетелями быстрого развития методов, в которых участвовали, среди прочих, такие крупные физики, как Джеймс Клерк Максвелл и Уильям Рэнкин . В 1872 году Луиджи Кремона представил диаграмму Кремоны для расчета ферм . [4] в 1873 году Роберт Х. Боу ввел «нотацию Боу». [5] это все еще используется. [4]
Концепции
[ редактировать ]Многоугольник сил
[ редактировать ]
Чтобы графически определить результирующую силу нескольких сил, действующие силы можно расположить в виде ребер многоугольника , присоединив начало одного вектора силы к концу другого в произвольном порядке. Тогда векторное значение равнодействующей силы будет определяться недостающим краем многоугольника. [6] На схеме силы от Р 1 до Р 6 приложены к точке О. Многоугольник строится, начиная с Р 1 и Р 2, с помощью параллелограмма сил ( вершина а). Процесс повторяется (добавление P 3 дает вершину b и т. д.). Оставшийся край многоугольника Oe представляет собой равнодействующую силу R.
В случае двух приложенных сил их сумму ( результирующую силу ) можно найти графически с помощью параллелограмма сил .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пуллен 1896 , с. 1.
- ^ Марку и Руан, 2022 , стр. 107-1. 1390–1391.
- ^ Марку и Руан, 2022 .
- ^ Перейти обратно: а б с Марку и Руан 2022 , с. 1390.
- ^ Харди 1904 , стр. 49–51.
- ^ Rennie & Law 2019 , многоугольник сил.
Источники
[ редактировать ]- Харди, Э. (1904). Элементарные начала графической статики . БТ Бэтсфорд . Проверено 2 февраля 2024 г.
- Марку, Афанасиос А.; Руан, Генгму (2022). «Графическая статика: проективный фуникулерный многоугольник» . Структуры . 41 : 1390–1396. doi : 10.1016/j.istruc.2022.05.049 .
- Пуллен, WWF (1896). «Графическая статика» . Применение графических методов при проектировании конструкций . Техническое издательство . Проверено 2 февраля 2024 г.
- Ренни, Ричард; Ло, Джонатан, ред. (2019). «многоугольник сил». Физический словарь (8-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780198821472 .
 | Эта статья по инженерной тематике незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |