用身邊的例子講材料力學(xué)

應(yīng)力數(shù)值的主要特點(diǎn)就是它們可以不用改變力而發(fā)生變化。設(shè)計(jì)過程中可以說明荷載路徑的某部分可能存在過大的應(yīng)力。如果這種情況發(fā)生，那么便可以便捷地通過改變幾何形狀而使結(jié)構(gòu)局部發(fā)生變化，以使得應(yīng)力減小到所允許的最大應(yīng)力以下。

這樣的觀點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用在日常生活中，人們有目的性地增大或減小應(yīng)力。例如，人的體重是不變的，但人腳下的應(yīng)力會(huì)根據(jù)所穿鞋子與地面接觸的面積而發(fā)生改變。這種變化的作用有好有壞。

普通鞋提供了抵抗正常應(yīng)力的表面積；高跟鞋由于提供非常小的面積來承受同樣的重量，鞋子下面會(huì)形成高應(yīng)力，尤其是腳跟下面；對于非常細(xì)跟（細(xì)高跟）鞋，其應(yīng)力可以高到足以對某些普通地板造成永久性損傷，對于必須保持低應(yīng)力狀態(tài)的地方，例如在雪地上行走，必須增加腳下的面積。這也就是為什么雪地鞋阻止人陷入雪中的原因。

所謂“舒適”的鞋、床和椅等則意味著將人體的應(yīng)力定位在“舒適”的范圍內(nèi)。擁有較大座位面積的高背軟椅比擁有較小座位面積的硬板凳更舒服。

通過幾何方法人為改變應(yīng)力大小的思路也廣泛用于人類使用的多種物件中。例如圖釘上的大頭蓋使拇指產(chǎn)生舒服的應(yīng)力，而在針尖下面形成足夠高的應(yīng)力從而使得物體表面被破壞，圖釘被按進(jìn)去。

一個(gè)尤其重要的思想就是，從平衡的角度來說，施加在針蓋頂部的力必須等于針尖上的力，但應(yīng)力在變化。通過改變（圖釘?shù)模缀涡螤顏砀淖儜?yīng)力。手柄、尖端、楔體和寬肩帶都是人們熟悉的有意增加或減少應(yīng)力的工具。

讓我們回到工程結(jié)構(gòu)上，任務(wù)就是提供一種沿著到處都有“舒適”應(yīng)力的荷載路徑承受規(guī)定荷載的結(jié)構(gòu)。取決于使用的材料，舒適應(yīng)力的大小將發(fā)生改變。例如，由于鋼的強(qiáng)度大于木料，鋼所允許的（舒適）應(yīng)力比木料高。因此，時(shí)?？梢娔窘Y(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)在承載相同荷載時(shí)有更大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

由于通過推測或測試整個(gè)結(jié)構(gòu)來得到滿意的結(jié)構(gòu)通常是不太現(xiàn)實(shí)的，現(xiàn)代的處理方法是計(jì)算每條荷載路徑上的應(yīng)力大小，并確保所有應(yīng)力都在允許范圍之內(nèi)。要使這種方法成為可行性的計(jì)劃而不是研究項(xiàng)目，就不得不做出許多簡化假設(shè)。這些假設(shè)通常被稱為工程師的理論，在應(yīng)力計(jì)算中得以使用。其中一些假設(shè)考慮了結(jié)構(gòu)制造時(shí)所用材料的性質(zhì)。

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