『壹』 是鋼管容易折斷,還是實心的鋼棍易斷
問題本身有問題,所以無解。比如紙一樣薄的薄壁鋼管,和同樣粗的實心鋼棍,當然是鋼管比較容易折斷。但比如用較厚的合金鋼管和同樣粗的脆鋼棍,又是鋼棍容易折斷了。
『貳』 鋼管PK甩棍,長度相同的情況下哪個厲害
一、甩棍概述
1、甩棍的種類
國內外甩棍品牌眾多,總體來說,國內能見到的甩棍,根據結構上的差別大致可以分為四種。
鋼卡式:被絕大多數甩棍採用。甩棍展開時依靠節與節重合部位之間的摩擦力鎖定,因此重合部分接合要良好,以確保甩棍在戳刺物體或受到震動時不會輕易解鎖。在甩棍的尾部,尾帽和手柄之間有一個鋼卡,由一個圓形底托和兩個簧片組成。在收縮狀態下,鋼卡的兩個簧片會撐在最細一節的內壁,使棍節不會自己滑出。鋼卡式的優點在於:一,可以通過調整鋼卡簧片外張的角度來改變甩棍甩出時的阻力;二,鋼卡可以很方便的更換。
磁吸式:與鋼卡式的區別是把後邊的鋼卡換成了磁鐵,磁吸式甩棍有兩個缺點:一,尾帽占據了相當大的長度,與鋼卡式相比,收縮長度相同的情況下,磁吸式的伸展長度要短了一截,也就是說,磁吸式甩棍的無效長度較大;二,磁吸式甩棍所用的磁鐵磁性較強,會對手機、手錶、磁卡等物品產生不利影響。
自彈式:某國產自彈式甩棍結構。棍子的第一節根部有一圈凹槽,在收縮時,手柄上的卡子會卡在凹槽內,按下手柄上的開關,卡子抬起,棍子內部的強力彈簧會把前兩節彈出。缺點:手柄上的開關會影響握持時的舒適度。
機械閉鎖式:前三種甩棍都屬於摩擦閉鎖式,打開時依靠摩擦力鎖定。而機械閉鎖式甩棍則是依靠連接部分的卡簧來完成伸展狀態下的閉鎖。收棍時按住尾部的按鈕即可輕松收回。優點:一,鎖定牢固,伸展狀態下可以承受很大的垂直作用力而不會縮回;二,收棍方便快捷。缺點:一,由於打開後連接部分並不像摩擦閉鎖式甩棍那樣緊密接觸,所以節與節之間會有輕微的晃動;二,結構復雜,易壞難修。
以上是按照結構進行的甩棍分類。依據其他不同的標准,甩棍還可以分為很多種,比如根據材質的不同可以分為鋼制甩棍、鋁合金甩棍、尼龍甩棍,根據手柄處理方式的不同可以分為膠柄甩棍、全鋼壓花甩棍,根據節數的不同可以分為兩節、三節、四節甩棍,等等等等,在此不再一一贅述。
2、甩棍的特性
甩棍源於短棍,或者說,甩棍就是短棍的一種,但是它也有著一些自己的特性。
殺傷力:與普通短棍相比,如果使用相同的力量揮動,由於甩棍第一節較細,接觸面積小,相同壓力下產生的壓強較大,而本身又是鋼制,殺傷力比普通短棍肯定要強一些。因此切忌使用甩棍擊打人體的頭部頸部等要害部位。
重心:普通短棍重心在中間,在握持時需要在尾端空出大約一握的距離,使重心靠近握持手,以提高操控性。而甩棍的重心本身就比較靠後,在第二節靠近手柄處,可以說是具有與生具來的良好操控性。
鎖定:市面上所見甩棍多是靠節與節之間重疊處錐面的摩擦力來鎖定(機械閉鎖式除外),銜接處加工精度越高,接觸越緊密,鎖定也越牢固可靠。需要注意的是,由於是靠摩擦鎖定,在多次敲打硬物時受到強烈震動,再好的甩棍也有可能出現解鎖的趨勢,因此在實戰中不建議使用刺的技法。
3、甩棍的選購
工欲善其事,必先利其器,在學習甩棍的使用技巧之前,你應該先懂得如何為自己挑選一條質量好又趁手的甩棍。
看做工。壁厚要均勻,鋼卡式甩棍的鋼卡彈性要好,還有倒角、手柄壓花、腕繩、棍套等等,質量好的棍子每一個細節都不應該粗製濫造。
把棍子拆開看一下連接部分,也就是節與節重疊的部分,長度和錐度都不能過小。重疊部分的正常長度,手柄與第二節之間應為2.5cm~3cm,第二節與最細節之間應為1.5cm~2cm。還有就是連接處要緊密無縫隙。很多劣質甩棍在正常使用幾次之後第一節會飛出,因此這個問題一定要多加註意。
管壁的厚度。質量好的棍子每一節的厚度都應該不小於1.5mm。
對於摩擦閉鎖式甩棍要甩開看一下鎖定是否牢固。為了在使用中更加可靠,一定要保證甩開後鎖定牢固。挑選時可以按照正確的出棍方式甩出(力度要稍微小一點),看各節連接處是否牢固無松動,然後再以手掌用力拍擊棍頭數次,看棍子是否會解鎖。
選擇鋼卡的還是磁吸的。上一節已經介紹過鋼卡式和磁吸式的區別,綜合考慮,建議選擇鋼卡式為佳。
強度。如果有可能,最好在購買之前要求經銷商拿樣品演示一下。最簡單的就是找一塊磚把兩端架空,用棍子把它敲斷,只要不是很劣質的棍子都不該有什麼問題。
根據自己的身高體重選擇趁手的棍子。甩棍適合的長度約為使用者手腕到腋窩的距離。一般來說,普通成年男子選擇21英寸的較為合宜。(1英寸摺合2.54厘米。鋼卡式甩棍收縮長度約等於伸展長度的三分之一再加2厘米。)
二、甩棍的日常使用
1、出棍方法
這里所介紹的出棍方法適用於自彈式甩棍以外的所有甩棍,全部為正手出棍。陰手(反手)出棍由於適用范圍不廣,所以並未專門介紹,動作要領可參考「上出棍(一)」,把上下方向互換即可。
上出棍(一):手握甩棍,棍頭向上,先將手迅速向上一抖,然後猛然向下一頓。手向上抖時,棍子整體向上快速運動;手向下頓時,手柄會隨著手向下運動,而前兩節由於慣性,仍保持向上的運動趨勢,於是手柄與前兩節便會形成對爭,完成出棍。手一抖一頓的速度越快,棍子鎖定的也就越牢固。
上出棍(二):手握甩棍自然下垂,棍頭向下,然後手臂快速向上揮甩,同時手腕上挑,在小臂達到基本與地面平行的位置時,以另一支手的掌根拍擊持棍手的手腕。出棍的原理與「上出棍(一)」基本相同,手臂的揮甩使甩棍整體獲得一個速度,手腕上挑的動作則使這個速度得到進一步加強,接下來的手掌拍擊手腕使手柄的運動突然停止,而前兩節由於慣性繼續向上運動,完成出棍。手臂向上揮甩及手腕上挑的動作越快,鎖定越牢固。
下出棍:手握甩棍上提,棍頭向上,然後手臂快速向下揮甩,同時手腕下壓。出棍原理與「上出棍(二)」類似,手臂的揮甩使甩棍整體獲得一個速度,手腕下壓的動作則使這個速度得到進一步加強,手柄向下運動到最低點時,前兩節由於慣性繼續向下運動,完成出棍。手臂向下揮甩及手腕下壓的動作越快,鎖定越牢固。
注意:有人提到過在出棍(下出棍)的同時完成第一擊,即以下出棍兼做攻擊。誠然,這是一個不錯的突襲方式,但是也有兩個很大的缺點,一是對距離的把握要求比較高,二是即便經過長期的練習,還是會出現擊中對方的時候棍子很還並未完全甩出的情況,這會影響到後續攻擊,在實戰中很可能是致命的。因此筆者建議慎用。
2、收棍方法
對於摩擦閉鎖式甩棍來說,收棍是需要一定技巧的。
一定要選擇堅硬平實地面,比如水泥地。如果怕損傷棍頭,可以墊一本薄書或者一沓報紙。不要選擇松軟、不平整的地面,也不要在地磚、水磨石、大理石地面,更不要在木地板,地毯上收棍,以免損壞地面。
注意棍身與地面盡可能垂直,如果棍身偏斜會導致收棍時棍頭滑向一旁,棍體有可能會無法解鎖,同時也容易造成棍頭表面劃傷。為了更好的使棍身保持垂直,可以選擇在台階處收棍。
用爆發力,力道要足,不要因為擔心損傷棍子而不敢用力。鎖定良好的棍子是需要較大的力道才能收回的。多嘗試幾次,由輕到重增加力道,直到你能一次讓棍子解鎖收回。以後你就可以一直採用這樣的力度。
經常有人反應收棍時總是手柄與中節連接處先解鎖,這是正常現象。因為棍子在甩出時越靠近前端獲得的速度越大,鎖定自然也越牢固,不必為此困擾,熟練以後是可以達到一次收棍成功的。
3、維護保養
就像你的身體和汽車一樣,甩棍也需要定期的保養。適當的保養可以讓它始終保持良好的性能。
不使用時要保持棍身清潔乾燥。不要長期放在棍套里,不要放在潮濕的環境中。要定期拆開擦拭,但除了最細一節的內壁可以用棉棒蘸少量機油擦拭以外,其他地方最好不要用油,那會影響甩出後的鎖定。
不要用暴力敲擊硬物,不要把甩棍當撬桿用。再好的甩棍也有疲勞極限,長期暴力使用會導致棍身變形或折斷。
每次使用後檢查一下節與節之間的連接部分。如果發現連接部分變形,甩出後節與節之間有松動,要盡快更換新棍子,以免在使用中棍節脫出,發生危險。
三、甩棍打法基礎
1、基本身體素質的提高
不管是徒手格鬥還是器械格鬥,都應具備一定的身體素質。本章所介紹的幾個練習都是比較具有綜合性又簡便易行的動作,不需要特別的器械,也不需要寬敞的場地,在房間里即可練習。
眼功(一):手拿一支鉛筆,在眼前最大限度的前後、左右、順時針、逆時針移動。在鉛筆移動過程中雙眼要始終盯住筆尖,頭部不要隨之轉動。每天練習5-10分鍾,可以增強雙眼追蹤移動物體的能力。
眼功(二):備一盆清水,俯身,臉向下,距水面30cm左右。不斷用手從盆中向臉上撩水,在這個過程中雙眼要緊盯盆底,水濺在臉上時不要眨動。每天練習5-10分鍾,目的是克服在面對敵方攻擊時眨眼的本能。
鐵牛耕地:雙手以五指著地,間距略與肩寬,雙腳略分,腳尖著地。開始時雙臂伸直,然後腰胯盡量後弓,臀部突起,腹部內收。接著,雙臂肘關節屈曲,全身向前向下,以頭部接近地面為宜。隨後雙足後蹬助力,塌腰,並繼續向前向下運動,依次以胸腹胯等部位貼地面一滑而過,頭部向上抬起,直臂挺胸。腰胯再次向後弓,臀部凸起,恢復原來姿勢,如此往復,直至力盡而止。注意練習時動作不要太快或太慢,應連貫協調,中間不可停頓。此動作可以綜合增強指、腕、臂、肩、胸、背、腹的力量。
矮子步:屈膝下蹲至大腿與地面水平,腳跟踮起,挺胸直背,雙眼平視,雙腿夾緊,雙手叉腰(抱頭或交叉抱於胸前也可)。走起來時要邁小步,勻速前進,上身要保持平穩,不要上下起伏。常見的錯誤是邁大步,扭屁股,上身亂晃,這些都會影響練習效果,應當注意。此動作可以綜合增強大小腿各部肌肉的力量,為了達到更好的效果,可以穿插向後以及左右橫向走動,力盡而止。
2、徒手發力練習
對於第一次接觸器械格鬥的初學者來說,甩棍的發力,尤其是手腕的發力是個難點。本節中將通過徒手練習來幫助大家理解和學習這個發力過程。
左劈:即手臂從右上方向左下方劈擊的動作。自然站立,雙腳分開略與肩寬。身體微右轉並上拔,右手握拳提起至右耳側,拳心向右。然後,身體左轉並下沉,以胯帶身,以身帶肩,以肩帶手,右手向左下劈至左腰處,同時手腕翻轉,動作完成時拳心轉為向左。動作過程中手臂應放鬆,隨著身體的動作輕快下劈,不可僵直。
右劈:即手臂從左上方向右下方劈擊的動作。自然站立,雙腳分開略與肩寬。身體微左轉並上拔,右手握拳提起至左耳側,拳心向右。然後,身體右轉並下沉,以胯帶身,以身帶肩,以肩帶手,右手向右下劈至右腰側,同時手腕翻轉,動作完成時拳心轉為向左。動作過程中手臂應放鬆,隨著身體的動作輕快下劈,不可僵直。
右撩:即手臂從左下方向右上方撩擊的動作。動作過程與左劈完全相反,身體先下沉,右手置於左腰處,拳心向左。然後身體右轉並上拔,帶動手臂向右上方撩至右耳側,同時拳心轉為向右。
左撩:即手臂從右下方向左上方撩擊的動作。動作過程與右劈完全相反,身體先下沉,右手置於右腰側,拳心向左。然後身體左轉並上拔,帶動手臂向左上方撩至左耳側,同時掌心轉為向右。
平掃:即手臂從左向右水平掃擊的動作。自然站立,雙腳分開略與肩寬。身體微左轉,右手握拳提起置於左胸前,拳心向上(圖3-14)。然後身體右轉,以胯帶身,以身帶肩,以肩帶手,右手向右平掃,同時手腕翻轉,動作完成時拳心轉為向下。
要點:練習時注意體會力量從腿到胯到肩到手層層傳遞,節節貫通的感覺,注意手腕的運用。開始練習時速度宜緩,力量宜小,重點體會力量傳遞過程。
以上的發力練習動作幅度較大,在實戰中則應盡可能的縮小手腕上提和翻轉的幅度,如果動作過大容易被對方窺破攻擊意圖。
3、格鬥式
握棍方法:甩棍的握法正確與否直接影響到技術的發揮,因此一定要掌握正確的握棍方法。握棍時手握在甩棍手柄的中部略前一點,不要太靠前或靠後,太靠前會影響力量的發揮,靠後則會降低靈活性。拇指扣在食指上,手要握牢,棍子不能在手中搖動,但也不可過緊,以手腕能靈活轉動為度。
站立姿勢:雙腳分開,右腳在前,左腳腳跟提起,雙腳前後間距掌握在:左膝觸地時能與右腳踝在橫向的同一直線上為宜。雙腳腳跟橫向間距約為一個半腳寬。雙腳腳尖斜向右前方,雙腿微曲,膝部保持彈性。站立的姿勢要隨著與對手之間的距離變化而進行調整。
上體姿勢:下頜略回收,左手在後置於下頜處做好防護,右手持棍在前,棍身與地面近似成45度角,身體保持放鬆。
注意:與敵對峙時不要僵立不動,雙腳及雙手應保持在一種細微的動態中,這樣可以提高反應靈敏度,縮短動作起動時間。
4、步法
滑步:用於前後左右迅速移動的步法。要點是腳要貼著地面滑動,一腳先動,另一腳要緊隨而上,沒有明顯的先後之分;腳步移動的先後順序是,向哪個方向移動便先動哪只腳;移動後的姿勢要與原來姿勢保持一致。
向前滑步:後腳(左腳)蹬地,前腳向前滑出。右腳緊隨左腳前進,恢復原來姿勢。
向後滑步:前腳(右腳)蹬地,後腳向後滑退。左腳緊隨左腳後退,恢復原來姿勢。
向右滑步:左腳向左蹬地,右腳向右橫向滑出。左腳緊隨右腳向右滑動,恢復原來姿勢。
向左滑步:右腳向右蹬地,左腳向左橫向滑出。右腳緊隨左腳向左滑動,恢復原來姿勢。
右轉步:右腳貼地面沿一個小圓弧向右滑動。隨後左腳沿一個大圓弧向右移動,恢復原來姿勢。
左轉步:左腳貼地面沿一個大圓弧向左滑動。隨後右腳沿一個小圓弧向左移動,恢復原來姿勢。
左交叉步:右腳在前,左腳向左前方斜向滑出一步,全腳掌著地,步距大小視實際情況而定。隨後右腳腳跟提起,前腳掌貼地面向左後方滑動,變成左腳在前的格鬥式。
右交叉步:左腳在前,右腳向右前方斜向滑出一步,全腳掌著地,步距大小視實際情況而定。隨後左腳腳跟提起,前腳掌貼地面向右後方滑動,變成右腳在前的格鬥式。
疾步:用於遠距離快速前進或後退的步法,熟練之後一步可以跨越三米以上的距離。屬於跳躍型步法,要點是身體不要向上躍起過高,而應貼著地面前躍,另外由於過程中雙腿在一瞬間會出現交叉,因此動作的速度和連貫性很重要。
疾進步:先看分解動作。左腳提起,前擺。左腳落地,同時右腳跳起。右腳前擺,落地。接下來把動作連貫起來,左腳前擺的同時右腳跳起,然後右腳前擺,與左腳同時落地。熟練之後逐漸加大左腳前擺的速度和幅度。
疾退步:先看分解動作。右腳提起,後擺。右腳落地,同時左腳跳起。左腳後擺,落體。接下來把動作連貫起來,右腳後擺的同時左腳跳起,然後左腳後擺,與右腳同時落體。熟練之後逐漸加大右腳後擺的速度和幅度。
5、距離的掌握
持棍與敵方對峙時,距離宜保持在前進半步即可打到對方頭部,是為安全距離。第一擊攻擊目標為對方手臂,仍保持此距離即可。第二擊攻擊目標為對方身體,需向前進步以使目標進入我打擊范圍之內,至於具體保持多大距離並不是很重要,遠則劈,近則砸,隨機而變。
6、打擊部位的選擇
甩棍殺傷力很大,因此切勿以之劈擊人體要害部位,嚴禁劈擊頭部!建議選擇攻擊部位時以手臂及鎖骨為主,可以令對方喪失戰鬥力而又不至於造成致命傷害。
注意:擊打對方鎖骨時要小心,防止誤擊中頸部而造成致命傷害。
7.甩棍的有效打擊位置解析
在正文開始前先說點題外話,對不太了解甩棍的朋友希望有一點用.甩棍發明之初是作為一種警用戰術壓制武器,所以在使用甩棍時一定要注意使用技巧,而不是象刀子或水管一樣亂砍亂捅,也不是用於招架敵人大威力的攻擊武器使用的.
甩棍作為戰術壓制武器,所以追求的是點對點的精確打擊.第一節棍頭及其以下5CM左右的位置是甩棍威力最大的部分.所以在平時練習的時候就要練習甩擊時的精度和準度,避免在實戰中因為緊張而出現擊空等致命錯誤.
因為甩棍僅僅是一根50CM左右全鋼製造的鐵棍,所以在攻擊時需要非常注意攻擊位置,否則如果對方持有巨型武器的話,根本占不了任何便宜.因此甩棍在攻擊中一擊致敵是非常重要的.考慮到在戰斗中因為腎上腺素的大量分泌導致肌肉和神經的疼痛不大敏感,所以擊打骨骼關節處顯得非常必要;第一能有效產生大量疼痛(骨骼外部神經和內部神經對刺激極為敏感),第二,如果力度適當,能使敵人關節位置失去作用,影響其移動能力或攻擊能力.
*注:總體原則攻擊多為骨骼外露部位,也就是說你再怎麼強壯這些部位還是會暴露出來,而不是被肌肉所覆蓋.
台產甩棍使用說明:收棍
1、一定要選擇堅硬平實地面,比如水泥地。如果怕損傷棍頭,可以墊一本薄書或者一沓報紙。不要選擇松軟、不平整的地面,也不要在地磚、水磨石、大理石地面,更不要在木地板,地毯上收棍,以免損壞地面。
2、注意棍身與地面盡可能垂直,如果棍身偏斜會導致收棍時棍頭滑向一旁,棍體無法解鎖,同時也容易造成棍頭表面劃傷。
3、力道要足,不要因為擔心損傷棍子而不敢用力。鎖定良好的棍子是需要較大的力道才能收回的。多嘗試幾次,由輕到重增加力道,直到你能一次讓棍子解鎖收回。以後你就可以一直採用這樣的力度。
4、經常有人反應收棍時總是手柄與中節連接處先解鎖,這是正常現象。因為棍子在甩出時越靠近前端獲得的速度越大,鎖定自然也越牢固,不必為此困擾,熟練以後是可以達到一次收棍成功的。(
『叄』 同等直徑的鋼管和鋼條誰的承受能力強
1樓別誤導別人。 滿足抗彎強度的同時,鋼管要比圓鋼輕。所有有很多情況下同樣的抗彎效果,選擇的鋼管的較多。是相同截面的情況下圓鋼的抗彎強度弱於鋼管。 而相同的截面情況下,鋼管和圓鋼的抗拉壓應力是相同的。
『肆』 鋼管與鋼筋同長同重誰的擔力強
應該是鋼管。
因為材料力學的知識就可以知道,同長同重時,鋼筋是實心的,鋼管是空心的,所以,鋼管的截面慣性矩比鋼筋大,所以應該是鋼管能承受更大的荷載。
但是,要注意的鋼筋和鋼管的鋼材品種是一樣的,也就是說鋼材的強度是一樣的。
『伍』 為什麼鋼棒比鋼管容易折彎
相同外抄徑的鋼棒比鋼管容易折彎,並非如此.
在相同的力矩情況下,鋼棒可以在彈性變形的范圍內發生彎曲,而鋼管卻發生摺痕變形,也就是失穩了.
對於薄壁管,因為抗彎截面模量與鋼棒相差不多,鋼管和鋼棒比值::鋼管/鋼棒=1-d^4/D^4
可以看出,越薄d值越大,鋼管/鋼棒比值就越小,抗彎截面模量也就越小.相反就越大.
那為什麼很多情況下是用鋼管而不用鋼棒?前面解釋了,d值取得合適,抗彎截面模量比值相差不多且能滿足強度與穩定性的情況下,可以節省材料.
『陸』 為什麼鋼管樁施工難度比鋼板樁更高
因為鋼管樁是圓形,擠土效應比鋼板樁大,並且還要注漿,工藝程序多,鋼板樁直接打進內去連接就可以。優容點是鋼管樁相比其他鋼樁,鋼管柱在多個方面均具有其特有的優越性,例如接長焊接、單樁承載力、抗彎曲剛度、貫入能力等多個方面。
『柒』 請問為何鋼管比同樣截面面積的鋼棒「硬」其他金屬也是如此的嗎
也許發帖的人自己都沒意識到,自己提了一個多麼大的問題。
從文字描述來看,提問的人首先就誤讀了「同樣截面積」這個詞,原文文意里,同樣截面積指的應該是鋼管橫截面的環形面積——很顯然,它和「同樣截面積」的鋼棒(橫截面為圓形)的「粗細」是不一樣的。鋼管的外徑顯然要大於鋼棒的直徑,才能保證空心情況下截面積相等。所以,這個作者提的「同樣粗細下」和原文說的已經不是同一個東西了。
那麼,鋼管是不是比同樣截面積的鋼棒「硬」呢?不好說。
這個不好說首先因為「硬」是一個口語中含義很廣的詞,對應結構力學里很多個截然不同的概念。比如,討論材料科學時候的「硬度」通常指的是「局部抵抗硬物壓入其表面的能力」,無論莫氏硬度,洛氏硬度,還是布氏硬度,都只和材料本身有關,和試件的形狀不相干。衡量硬度的大體方法,通常是用某種硬質材料嘗試在材料表面留下劃痕或者印痕,這是一個只和材料本身有關的屬性。
一般人對剛度和強度比較容易混淆,認為是差不多的東西。其實兩者差別很大,剛度指的是物體抵抗變形的能力,而強度指的是物體抵抗外力(而不破壞)的能力。舉例來說,普通的窗玻璃是一種剛度很大,但強度很低的物體。彈簧相反,強度很大,但剛度根據需要可以有很大的調節餘地。
這問題還是太大,先縮小一下范圍。
還是太大,因為金屬材料里還有一類脆性材料,比如鑄鐵,其特點是抗壓能力遠大於抗拉能力,即使單向受壓,最終的破壞形式也不是壓潰而是受壓引起的剪切破壞,這種材料適用的強度理論和低碳鋼,銅,鋁都不一樣,為簡化起見,姑且不討論這類材料。
以低碳鋼為例,它的特點是,單向受壓和受拉時,彈性范圍差別不太大。通常為方便起見採用同一個許用應力。
以剛度問題為例來說明:
一根鋼管或者鋼棒,在材料力學里認為是一根梁或者桿,它的受力是多種多樣的。比如拉力:
鋼棒和鋼管,如果截面積相等,長度相等,那麼在收到純壓力作用時候,變形情況通常是一致的(注意通常兩個字,後面會有特例說明)。
還有扭轉:圓形或者環形的抗扭能力和「單位面積乘以離扭轉中心距離的平方的積分」正比,簡單的說,越遠離扭轉中心,材料越有較好的利用,在這個范疇下,鋼管是比鋼棒要硬一些的——依然是「通常情況」。至於非圓非環,比如方形三角形箱形的截面,極慣性矩的演算法會比較復雜,可能空心的硬一些,也可能實心的硬一些——一言以蔽之,不好說。
然後是結構力學里最常見的彎曲:
梁受到簡單彎曲的時候——意思是,單純的彎曲,沒有拉壓,沒有大變形,梁足夠細長,這時候,梁抵抗彎曲變形的能力是和「單位面積乘以距離截面中和軸距離平方的積分」正比,簡單的說,越遠離中和軸(對於對稱截面,往往就是截面的幾何中心)的材料,利用效率越高,在這個范疇下,鋼管(如果不加說明,一般特製圓環截面的鋼管,全文同)比鋼棒要硬一些——記住,還是通常情況。至於非圓非環的截面,演算法比扭轉要簡單一些,通常的原則是盡量把材料堆積在遠離中和軸的位置上,比如常見的工字鋼,可以提高某個特定方向上的抗彎能力。
再之後是和彎曲經常一起出現的剪切:
純粹的彎曲梁是極少見的,通常彎矩伴隨剪切一起出現(實際上彎曲梁的微分方程里,彎矩就是剪力的積分加上常量),梁抵抗剪切的能力又復雜一些,和「有效剪切面積」有關。有效剪切面積往往要通過經驗公式,至於鋼管和鋼棒或者其他截面積的有效剪切面積——不好說,可能這個大一些,也可能那個大一些,並無一定規律。
然後是抗壓:
這個比前幾個都復雜。抗壓有兩種常見的失效模式。比如對於短梁,無法承壓的後果是壓潰,比如一個短柱子被壓成餅,就是典型的壓潰。對於細長梁,典型的失效模式則是失穩——比如一根細長的竹篾,從兩端壓它,它並不會明顯變短,而是會彎曲起來,這就是失穩的表現。在失穩模式下,梁抵抗失穩的能力近似於抗彎能力,通常來說,鋼管強於鋼棒,其他截面形狀則要分別討論。
前面說了那麼多「通常情況」,那麼還有不通常的情況嗎?不少。
比如,之前討論的前提,是以整個梁作為整體來變形,截面沒有太大變化為前提的,實際上,如果板厚過薄,構件最容易發生的是局部破壞或者局部失穩。比如把一個可樂易拉罐樹在地上,踩一腳,這個罐子既不會變彎,更不會均勻變短,而是易拉罐壁皺褶起來,這就是局部失穩。
那麼其他材料,其他形狀,還有抗破壞的能力呢?——不好說,有的和前面介紹的類似,有的又有不同,需要具體情況具體分析。
沒錯,的確是這樣。工程上往往沒有類似E=MC^2或者牛頓三定律那麼簡潔而放之四海而皆準的概括。結構力學是典型的多約束問題。作為一個工程師,需要考慮到各種繁復的可能的破壞失效模式,只要有一個沒考慮到,就有可能出重大安全事故。即使在各種計算軟體越做越精細的今天,結構安全最後的底線,仍然是工程師縝密的思維和對力學的充分理解。