土木工程专业英语课.pptx

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1、Designlimitsarebasedonavoidingfailureoftheparttoperformitsdesiredfunction.设计限值是以构件不发生破坏而执行其要求的功能为基础的。Becausedifferentpartsmustsatisfydifferentfunctionalrequirements,theconditionswhichlimitload-carrying abilitymaybequitedifferentfordifferentelements.因为不同构件必须满足不同的功能要求，不同构件界定承载能力的条件可能差别很大。第1页/共33页Asane

2、xample,comparethedesignlimitsforthefloorofahousewiththoseforthewingofanairplane.举例来说，可以将住宅楼板和机翼的设计限值比较一下。第2页/共33页Ifweweretodeterminethesizeofthewoodenbeamsinahomesuchthattheysimplydidnotbreak,wewouldnotbeveryhappywiththem;theywouldbetoo“springy”.Walkingacrosstheroomwouldbelikewalkingoutonadivingboar

3、d.如果我们要这样来确定木梁的尺寸，只要它不断裂就行，那我们可能就不会很喜欢这些木梁了，这些木梁可能弹性变形太大了。人们穿过房间就会像从跳水板下来一样。第3页/共33页Obviously,weshouldbeconcernedwiththemaximum“deflection”thatwe,asindividuals,findacceptable.Thislevelwillberathersubjective,anddifferentpeoplewillgivedifferentanswers.显然，我们应该关心我们作为个体能够接受的最大挠度，这个水平的主观性相当大，不同人将给出不同的答案。第

4、4页/共33页Infact,thesamepeoplemaygivedifferentanswersdependingonwhethertheyarepayingforthefloorornot!事实上，同一群人也会给出不同的回答，这取决于他们是否支付楼板的费用。第5页/共33页Anairplanewingstructureisclearlydifferent.Ifyoulookoutanairplanewindowandwatchthewingduringturbulentweather,youwillseelargedeflections;infactyoumaywishthattheyw

5、eresmaller.However,youknowthattheimportantissueisthatof“structural integrity”,notdeflection.一个机翼结构显然不同，你如从机窗向外观看恶劣天气中的机翼，你就会看到很大的变形，而事实上你会希望这种变形更小些才好。然而，你知道重要的是结构的完整性，而不是变形。第6页/共33页Wewanttobeassuredthatthewingwillremainintact.Wewanttobeassuredthatnomatterwhatthepilotandtheweatherdo,thatwingwillconti

6、nuetoactlikeagoodandproperwing.我们要确保机翼完好无损，我们要确保机翼一直处于良好的工作状态，而不管飞行员做什么或者天气怎么样。第7页/共33页Infact,wereallywanttobeassuredthatthewingwillneverfailunderanyconditions.Nowthatisaprettytall order;whoknowswhatthe“worst”conditionsmightbe?事实上，我们确实想要确保机翼在任何条件下都不会失效。现在这是不可能实现的事，谁又知道最恶劣的条件是什么呢？第8页/共33页Engineerswho

7、areresponsibleforthedesignofairplanewingstructuresmustknow,withsomedegreeofcertainty,whatthe“worst”conditionsarelikelytobe.负责机翼结构设计的工程师们必须在某种确定的程度上了解最恶劣的条件该是什么样的。第9页/共33页Ittakesgreatpatienceanddedicationformanyyearstoassembleenoughtestdataandfailureanalysestobeabletopredictthe“worst”case.多年来，人们花费很多耐

8、心和辛勤工作，收集了充足的试验数据，进行了大量的失败分析，能够预测最坏的情况。第10页/共33页Thegeneralprocedureistodevelopstatisticaldatawhichallowustosayhowfrequentlyagivenconditionislikelytobeencounteredonceevery1000hours,oronceevery10000hours,etc.通常的程序是统计数据，以此分析特定条件发生的频率，是1000小时一次，还是10000小时一次，等等。第11页/共33页Aswesaidearlier,ourobjectistoavoidf

9、ailure.Suppose,however,thataparthasfailedinservice,andweareasked:Why?“Error”assuchcancomefromthreedistinctlydifferentsources,anyorallofwhichcancausefailure:如前所述，我们的目的是不让失效发生。但是，如果假设一个部件在使用中失效了，我们会被问道：为什么？这种“失误”可能来源于下列三种情况，其中一种或全部都可能引起失效：第12页/共33页1.Errorindesign:Wethedesignersorthedesignanalystsmayha

10、vebeenabittoooptimistic:Maybeweignoredsomeloads;maybeourequationsdidnotapplyorwerenotproperlyapplied;maybeweoverestimatedtheintelligenceoftheuser;maybeweslippedadecimalpoint.设计失误：我们这些设计者或设计分析者可能都有一点过于乐观了。也许我们忽略某些荷载，也许我们的公式不合适或者被不恰当地使用了。也许我们过高估计了使用者的智力；也许我们点错了一个小数点。第13页/共33页2.Errorinmanufacture:Whena

11、deviceinvolvesheavilystressedmembers,theeffective strengthofthememberscanbegreatlyreducedthroughimpropermanufactureandassembly:制造失误：当一个设备的构件需要承受非常大的应力时，可能通过不恰当的制造和装配而使构件的有效强度大大降低：第14页/共33页Maybethewrongmaterialwasused;maybetheheattreatmentwasnotasspecified;maybethesurfacefinishwasnotasgoodascalledfor

12、;maybeapartwas“outoftolerance”;maybethesurfacewasdamagedduringmachining;maybethethreadswerenotlubricatedatassembly;orperhapstheboltswerenotproperlytightened.也许采用了错误的材料，不是按要求进行的热处理，表面喷漆也不如所要求的那样好，某个构件的偏差超出了限值，加工时表面被损坏，安装时没有给螺纹润滑，或者螺栓没有恰当地旋紧。第15页/共33页3.Errorinuse:Asweallknow,wecandamagealmostanythingi

13、fwetryhardenough,andsometimeswedosoaccidentally:使用失误：正如我们所知，如果我们尽力的话，可以将任何东西损坏，有时这样的事意外发生了：第16页/共33页Wewenttoofast;welostcontrol;wefellasleep;wewerenotwatchingthegages;thepowerwentoff;thecomputercrashed;hewastakingacoffeebreak;sheforgottoturnthemachineoff;youfailedtolubricateit,etc.我们飞得过快，失去了控制，睡着了，没

14、有注意仪表，断电了，计算机坏了，他正去喝咖啡了，她忘了关掉机器了，你没有好好做润滑，等等，等等。第17页/共33页Anyoftheabovecanhappen：Nothingisdesignedperfectly;nothingismadeperfectly;andnothingisusedperfectly.上面提到的任何失误都可能发生，任何产品都不能设计、制造、使用得完美无缺。第18页/共33页Whenfailuredoesoccur,andwetrytodeterminethecause,wecanusuallyexaminethedesign;wecanusuallyexamineth

15、efailedpartsformanufacturingdeficiencies;butwecannotusuallydeterminehowthedevicewasused(ormisused).失效发生时，我们力图确定失败的原因。我们通常可以考察设计，检验失效的部件，找出制造缺陷；但我们往往不能确定设备是如何使用（或者错误使用）的。第19页/共33页Inseriouscases,thiscangiverisetoconsiderabledifferencesofopinion,differenceswhichfrequentlyendincourt.在很严重的情况下，这会造成很大的意见分歧

16、，这些分歧往往只能在法庭上解决。第20页/共33页Inanefforttoaccountforalltheabovepossibilities,wedesigneverypartwithasafetyfactor.Simplyput,thesafetyfactor(SF)isthe ratio oftheloadthatwethinkthepartcanwithstandtotheloadweexpectittoexperience.在我们尽力考虑上面提及的所有可能之后，我们用一个安全系数设计每个部件。简单地说，安全系数SF是我们认为部件能承受的荷载与其可能经历的荷载的比值。第21页/共33页

17、Thesafetyfactorcanbeappliedbyincreasingthedesignloadsbeyondthoseactuallyexpected,orbydesigningtostresslevelsbelowthosethatthematerialactuallycanwithstand(frequentlycalled“designstresses”).Safetyfactor=SF=failureload/designload=failurestress/designstress当增大设计荷载使其超过实际荷载时，或者当设计比材料实际可承受的应力低的应力（通常称为设计应力）

18、时，就使用安全系数。安全系数SF=第22页/共33页Itisdifficulttodetermineanappropriatevalueforthesafetyfactor.Ingeneral,weshoulduselargervalueswhen:要确定适当的安全系数值是困难的。一般地，在下列情况下我们应该采用较大的安全系数值：第23页/共33页1.Thepossibleconsequencesoffailurearehighintermsoflifeorcost.失效可能造成严重的人员伤亡和财产损失时；2.Therearelargeuncertaintiesinthedesignanaly

19、ses.设计分析中不确定因素多时。第24页/共33页ValuesofSFgenerallyrangefromalowofabout1.5to5ormore.Whentheincentivestoreducestructuralweightaregreat(asinaircraftandspacecraft),thereisanobviousconflict.安全系数值通常为1.5到5或者更大。当减小结构重量意义重大时，比如航空、航天设备，就存在一个突出的矛盾。第25页/共33页SafetydictatesalargeSF,whileperformancerequiresasmallvalue.

20、Theonlyresolutioninvolvesreductionofuncertainty.安全要求大安全系数，而机器工作性能又要求较小的安全系数值。只有降低不确定性才是唯一的解决办法。第26页/共33页Becauseofextremecareanddiligenceindesign,test,manufacture,anduse,theaircraftindustryisabletomaintainveryenviablesafetyrecordswhileusingsafetyfactorsaslowas1.5.由于人们在设计、试验、制造和使用过程中具有最大程度的细心和勤勉，才使得航空

21、工业保持着非常骄人的安全记录，而这里使用的安全系数却仅仅是1.5。第27页/共33页Wemightnotethatthesafetyfactorisfrequentlycalledthe“ignorancefactor”.Thisisnottoimplythatengineersareignorant,buttohelpinstillinthemhumility,caution,andcare.我们可能注意到，安全系数还常被称为“无知系数”。这并不是说工程师无知，而是要求他们谦卑、谨慎和细心。第28页/共33页Anengineerisresponsibleforhisorherdesignde

22、cisions,bothethicallyandlegally.Trytolearnfromthemistakesofothersratherthanmakingyourown.一个工程师要为他或她的设计负责，在道德上，也在法律上负责。努力从他人而不是自己的教训中学习吧！第29页/共33页第30页/共33页Excisecritically1.批判性地;苛求地。2.危急地;严重地forbidding冷峻的;令人生畏的contemplate1.深思,细想,仔细考虑。1.注视,凝视。2.考虑接受（发生某事的可能性）susceptible1.易受影响的;易动感情的。2.过敏的;易受感染的。3.能经受的

23、。4.好动感情的；感情丰富的；善感的。5.容许的；可能的；可以的。第31页/共33页Lookedatcritically,allstructuresareassembliesofthreedimensionalelements,theexactanalysisofwhichisaforbiddingtaskevenunderidealconditionsandimpossibletocontemplateunderconditionsofprofessionalpractice.Forthisreason,animportantpartoftheanalystsworkisthesimplificationoftheactualstructureandloadingconditionstoamodelthatissusceptibletorationalanalysis.严格看来，所有的结构都是由三维构件组成的，这些构件的精确分析，即使在理想条件下也是很困难的，考虑专业实践条件更是不可能的。因此，分析者所做工作的一个重要部分，就是将实际结构与荷载条件简化成一个适于示性分析的模型。第32页/共33页感谢您的观看。第33页/共33页