阿斯顿大学研究人员颠覆了建筑的基本规则之一

阿斯顿大学的一位研究人员颠覆了建筑的基本规则之一。

几个世纪以来，悬链一直被用作解释砖石拱门如何站立的例子。

结构工程师熟悉 17 世纪科学家罗伯特·胡克的理论，即悬链将反映直立刚性拱门的形状。

然而，阿斯顿大学工程与物理科学学院的研究表明，这种普遍持有的信念是不正确的，因为尽管有相似之处，吊链和拱门是两个不相容的机械系统。

哈里斯·亚历克萨基斯博士利用科学从牛顿力学到拉格朗日力学的转变，这一转变导致了现代物理学和数学的发展，用数学严谨证明了这一点。

在他的论文《矢量分析和用于评估平衡的稳态势能》中

在弯曲砖石结构中，他重新审视了悬链和拱门的平衡，解释说这两个系统在不同的空间框架中运行。其结果之一是，吊链仅需要平移力即可达到平衡，而仰拱则需要平移力和旋转力。结果，解决方案总是不同的。

Alexakis 博士的分析发现了几个世纪以来胡克类比在拱门设计和安全评估中的解释和应用方式中存在的微妙不一致，并强调了其实际局限性。

他说：“倒挂链与砖石拱的最佳形状之间的类比是一个深深植根于我们结构分析实践中的概念。

“几个世纪以来，弯曲结构使泥瓦匠、工程师和建筑师能够使用低抗拉强度材料承载重物并覆盖大跨度，同时创造了世界建筑遗产的奇迹。

“尽管这些实践历史悠久，但寻找最佳结构形式并评估弯曲结构的稳定性和安全性仍然是热门话题。这是由于人们越来越关注保护遗产结构和减少建筑材料的使用，同时用低碳天然材料取代钢铁和混凝土。”

他的论文发表在《固体数学与力学》杂志上，提出了一种基于固定势能原理的新结构分析方法，该方法更快、更灵活，有助于计算更复杂的几何形状。

因此，分析人员无需考虑每个单独块的平衡或以几何方式描述推力的载荷路径即可获得严格的解决方案。

Alexakis 博士补充道：“本文中讨论的分析工具将使我们能够评估遗产结构的状况和安全性，并建造更可持续的弯曲结构，如拱顶和贝壳。

“这些结构的主要优点除了具有吸引人的美观之外，还在于它们可以减少体积，并且可以由经济、低拉伸强度和低碳天然材料制成，有助于实现净零建筑。”