土木工程專業(yè)英語(yǔ)上冊(cè)-翻譯蘇小卒-同濟(jì)大學(xué)(考試手機(jī)專業(yè)版)-

本課程介紹在學(xué)習(xí)普通英語(yǔ)（包括常用詞匯和語(yǔ)法結(jié)構(gòu)）的基礎(chǔ)上，接合前幾個(gè)學(xué)期已經(jīng)掌握的關(guān)于土木工程的專業(yè)知識(shí)，本課程節(jié)選了《土木工程專業(yè)英語(yǔ)》上冊(cè)中的內(nèi)容，涉及建筑材料、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、測(cè)量、土力學(xué)、招投標(biāo)、建筑施工等九個(gè)方面的專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)，從而使大家對(duì)土木工程領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)詞匯以及科技類文獻(xiàn)中的常用句型有個(gè)初步的、基本的學(xué)習(xí)和了解，為以后查閱專業(yè)文獻(xiàn)和參與國(guó)際交流打好基礎(chǔ)。第三單元Theprincipalconstructionmaterialsofearliertimeswerewoodandmasonry-brick,stone,ortile,andsimilarmaterials.Thecoursesorlayers（磚層）wereboundtogetherwithmortarorbitumen,atarlikesubstance,orsomeotherbindingagent.TheGreeksandRomanssometimesusedironrodsorclampstostrengthentheirbuilding.ThecolumnsoftheParthenoninAthens（雅典的帕臺(tái)農(nóng)神廟）,forexample,haveholesdrilled（鉆孔）inthemforironbarsthathavenowrustedaway（銹蝕殆盡）.TheRomansalsousedanaturalcementcalledpozzolana,madefromvolcanicash,thatbecameashardasstoneunderwater. 早期主要的建筑材料是木材和砌體，如磚、石、瓦以及類似的材料。磚層之間通過(guò)砂漿、瀝青（一種焦油狀的物質(zhì)）或其他一些粘合劑粘合在一起。希臘人和羅馬人有時(shí)用鐵條或夾子來(lái)加固他們的房屋。例如，雅典的帕臺(tái)農(nóng)神廟柱子中曾鉆孔以便加入鐵條，如今都已銹蝕殆盡。羅馬人也用稱作白榴火山灰的天然水泥，它用火山灰制作，在水中會(huì)變得與石頭一樣堅(jiān)硬。Bothsteelandcement,thetwomostimportantconstructionmaterialsofmoderntimes,wereintroduced（推廣）inthenineteenthcentury.Steel,basicallyanalloyofiron（鐵合金）andasmallamountofcarbon,hadbeenmadeuptothattime（到那個(gè)時(shí)候）byalaborious（繁復(fù)的）processthatrestrictedittosuchspecialusesasswordblades（刀刃）.AftertheinventionoftheBessemerprocess（貝塞麥煉鋼法）in1856,steelwasavailableinlargequantitiesatlowprices.Theenormousadvantageofsteelisitstensilestrength;thatis,itdoesnotloseitsstrengthwhenitisunderacalculateddegree(適當(dāng)?shù)?oftension,aforcewhich,aswehaveseen,tendsto（往往）pullapartmanymaterials.Newalloyshavefurtherincreasedthestrengthofsteelandeliminatedsomeofitsproblems,suchasfatigue,whichisatendencyforittoweakenasaresultofcontinualchangesinstress（連續(xù)的應(yīng)力變化）.作為現(xiàn)代兩種最重要的建筑材料，鋼材與水泥在十九世紀(jì)得到了推廣。直到那個(gè)時(shí)候，鋼材才通過(guò)繁復(fù)的過(guò)程制造出來(lái)，基本上是鐵合金，并含有少量的碳，因而被限制在一些特殊的用途如刀刃。在1856年發(fā)明了貝塞麥煉鋼法后，鋼材才得以大量低價(jià)獲得。鋼材巨大的優(yōu)勢(shì)即是它的抗拉強(qiáng)度，也就是當(dāng)它在適當(dāng)?shù)睦ο虏粫?huì)失去強(qiáng)度，正如我們所看到的，該力往往能夠?qū)⒑芏嗖牧侠_(kāi)。新的合金進(jìn)一步提高了鋼材的強(qiáng)度，并消除了一些缺點(diǎn)，如疲勞，即在連續(xù)的應(yīng)力變化下導(dǎo)致強(qiáng)度減弱的趨勢(shì)。Moderncement,calledPortlandcement,wasinventedin1824.Itisamixtureoflimestone（石灰石）andclay,whichisheatedandthengroundintoapowder（磨成粉末）.Itismixedatorneartheconstructionsite（施工現(xiàn)場(chǎng)）withsand,aggregate(smallstones,crushedrock,orgravel),andwatertomakeconcrete.Differentproportionsoftheingredients（配料）produceconcretewithdifferentstrengthandweight.Concreteisveryversatile;itcanbepoured,pumped,orevensprayedinto（噴射成）allkindsofshapes.Andwhereassteelhasgreattensilestrength,concretehasgreatstrengthundercompression.Thus,thetwosubstancescomplementeachother（互補(bǔ)）. 現(xiàn)代水泥發(fā)明于1824年，稱為波特蘭水泥。它是石灰石和粘土的混合物，加熱后磨成粉末。在或靠近施工現(xiàn)場(chǎng)，將水泥與砂、骨料（小石頭、壓碎的巖石或礫石）、水混合而制成混凝土。不同比例的配料會(huì)制造出不同強(qiáng)度和重量的混凝土?；炷恋挠猛竞芏?，可以澆筑、泵送甚至噴射成各種形狀?；炷辆哂泻艽蟮目箟簭?qiáng)度，而鋼材具有很大的抗拉強(qiáng)度。這樣，兩種材料可以互補(bǔ)。Theyalsocomplementeachotherinanotherway:theyhavealmostthesamerateofcontractionandexpansion.Theythereforecanworktogetherinsituationswhere（在…情況下）bothcompressionandtensionarefactors（主要因素）.Steelrods（鋼筋）areembeddedin（埋入）concretetomakereinforcedconcreteinconcretebeamsorstructureswheretensionwilldevelop（出現(xiàn)）.Concreteandsteelalsoformsuchastrongbond-theforcethatunites（粘合）them-thatthesteelcannotslip（滑移）withtheconcrete.Still（還有）anotheradvantageisthatsteeldoesnotrustinconcrete.Acid（酸）corrodessteel,whereasconcretehasanalkalinechemicalreaction,theoppositeofacid. 它們也以另外一種方式互補(bǔ)：它們幾乎有相同的收縮率和膨脹率。因此，它們?cè)诶簽橹饕蛩貢r(shí)能共同工作。在出現(xiàn)拉力的混凝土梁或結(jié)構(gòu)中，將鋼筋埋入混凝土而成鋼筋混凝土?；炷僚c鋼筋形成如此強(qiáng)大的結(jié)合力——這個(gè)力將它們粘合在一起——以致于鋼筋在混凝土中不會(huì)滑移。還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是鋼筋在混凝土中不會(huì)銹蝕。酸能腐蝕鋼筋，而混凝土?xí)l(fā)生堿性的化學(xué)反應(yīng)，與酸相反。Theadoptionofstructuralsteelandreinforcedconcretecausedmajorchangesintraditionalconstructionpractices（施工作業(yè)）.Itwasnolongernecessarytousethickwallsofstoneorbrickformultistorybuildings,anditbecamemuchsimplertobuildfire-resistantfloors（防火地面）.Boththesechangesservedto（有利于）reducethecostofconstruction.Italsobecamepossibletoerect（建造）buildingswithgreaterheightsandlongerspans. 結(jié)構(gòu)鋼與鋼筋混凝土的采用使傳統(tǒng)的施工作業(yè)發(fā)生了明顯的變化。對(duì)多層建筑，再也沒(méi)必要采用厚的石墻或磚墻，且施工防火地面變?yōu)槿菀椎枚?。這些變化有利于降低建筑的成本。它也使建造高度更高和跨度更大的建筑物成為可能。Sincetheweightofmodernstructuresiscarried（承受）bythesteelorconcreteframe,thewallsdonotsupportthebuilding.Theyhavebecomecurtainwalls,whichkeepouttheweatherandletinlight.Intheearliersteelorconcreteframebuilding,thecurtainwallsweregenerallymadeofmasonry;theyhadthesolidlookofbearingwalls（承重墻）.Today,however,curtainwallsareoftenmadeoflightweightmaterialssuchasglass,aluminum,orplastic,invariouscombinations. 由于現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的重量由鋼或混凝土框架承受，墻體不再支承建筑物。它們成為幕墻，將日曬風(fēng)吹雨打阻擋在外，而讓光線進(jìn)入。在較早的鋼或混凝土框架建筑中，幕墻一般由砌體構(gòu)成；它們具有承重墻的結(jié)實(shí)外觀。但是今天，幕墻通常由輕質(zhì)材料組成，如玻璃、鋁或塑料，并形成不同的組合。Anotheradvanceinsteelconstruction（結(jié)構(gòu)）isthemethodoffasteningtogether（連在一起）thebeams.Formanyyearsthestandardmethodwasriveting.Arivetisaboltwithaheadthatlookslikeabluntscrew（圓頭螺絲釘）withoutthreads（螺紋）.Itisheated,placedinholesthroughthepiecesofsteel（鋼構(gòu)件）,andasecondheadisformedattheotherendbyhammering（錘擊）ittoholditinplace（固定就位）.Rivetinghasnowlargelybeenreplacedbywelding,thejoiningtogetherofpiecesofsteelbymelting（熔化）asteelmaterialbetweenthemunderhighheat. 鋼結(jié)構(gòu)中的另一個(gè)進(jìn)步是梁的連接方式。在很多年里，連接的標(biāo)準(zhǔn)方式是鉚接。鉚釘是個(gè)有頭的螺栓，看上去象個(gè)沒(méi)有螺紋的圓頭螺絲釘。鉚釘加熱后穿過(guò)鋼構(gòu)件之間的孔洞，并通過(guò)錘擊另一端而形成第二個(gè)鉚釘頭，從而將其固定就位。如今鉚接已大量地被焊接所替代，鋼構(gòu)件間的連接通過(guò)在高熱下熔化它們之間的鋼材料（即焊條）進(jìn)行。Prestressedconcreteisanimprovedformofreinforcement（加強(qiáng)方法）.Steelrodsarebentintotheshapestogivethemthenecessarydegreeoftensilestrength.Theyarethenusedtoprestress（對(duì)..預(yù)加應(yīng)力）concrete,usuallybyoneoftwodifferentmethods.Thefirstistoleavechannelsinaconcretebeamthatcorrespondto（相應(yīng)于）theshapesofthesteelrods.Whentherodsarerunthroughthechannels,theyarethenbondedtotheconcretebyfillingthechannelswithgrout,athinmortarorbindingagent.Intheother(andmorecommon)method,theprestressedsteelrodsareplacedinthelowerpartofaform（模板）thatcorrespondstotheshapeofthefinishedstructure（成品結(jié)構(gòu)）,andtheconcreteispouredaroundthem.Prestressedconcreteuseslesssteelandlessconcrete.Becauseitissoeconomical,itisahighlydesirable（非常理想）material.預(yù)應(yīng)力混凝土是加強(qiáng)法的改進(jìn)形式。將鋼筋彎成一定的形狀以使它們具有必要的抗拉強(qiáng)度，然后用該鋼筋對(duì)混凝土施加預(yù)應(yīng)力，通?？刹捎脙煞N不同方法中的任何一種。第一種方法是在混凝土梁中按鋼筋的形狀留下孔道，當(dāng)鋼筋穿過(guò)孔道后，通過(guò)在孔道內(nèi)灌注薄砂漿（一種稀薄的砂漿或粘合劑）將鋼筋與混凝土粘結(jié)在一起。另一種（更常用的）方法是將預(yù)應(yīng)力鋼筋置于按成品結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)置的模板的較低部位，然后將混凝土倒入（模板）而包圍著鋼筋。預(yù)應(yīng)力混凝土使用了較少的鋼筋和混凝土，由于它是如此的經(jīng)濟(jì)，因此是一種非常理想的材料。Prestressedconcretehasmadeitpossibletodevelop（建造）buildingswithunusualshapes,likesomeofthemodernsportsarenas,withlargespaceunbrokenbyanyobstructingsupports（阻礙的支撐物）.Theusesforthisrelativelynewstructuralmethodareconstantlybeingdeveloped（不斷地?cái)U(kuò)大）. 預(yù)應(yīng)力混凝土使建造獨(dú)特形狀的建筑物成為可能，象一些現(xiàn)代的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，它具有不受任何支撐物阻擋視線的大空間。這種較新的結(jié)構(gòu)方法的使用正在不斷地被擴(kuò)大。Thecurrenttendencyistodevelop（采用）lightermaterials,aluminum,forexample,weighsmuchlessthansteelbuthasmanyofthesameproperties.Aluminumbeamshavealreadybeenusedforbridgeconstructionandfortheframeworkofafewbuildings. 目前的趨勢(shì)是采用較輕的材料。例如，鋁的重量比鋼輕得多，但具有很多相同的性能。鋁材梁已經(jīng)用于橋梁建筑和一些建筑的框架。Lightweightconcretes,anotherexample,arenowrapidlydeveloping（發(fā)展）throughouttheworld.Theyareusedfortheirthermalinsulation(絕熱性).Thethreetypesareillustratedbelow（舉例說(shuō)明如下）:(a)Concretesmadewithlightweightaggregates;(b)Aeratedconcretes(USgasconcretes)foamed（起泡）bywhisking（攪拌）orbysomechemicalprocessduringcasting;(c)No-finesconcretes. 另一個(gè)例子是輕質(zhì)混凝土，如今已在全世界快速地發(fā)展，因它們的絕熱性而被采用，其三種類型舉例說(shuō)明如下：(a)輕質(zhì)骨料制成的混凝土；(b)通過(guò)澆筑時(shí)攪拌或一些化學(xué)方法起泡而成的加氣混凝土（US加氣混凝土）；(c)無(wú)細(xì)骨料混凝土。Allthreetypesareusedfortheirinsulatingproperties（絕熱性）,mainlyinhousing,wheretheygivehigh（非常）comfortincoldclimatesandalowcostofcooling（降溫成本）inhotclimates.Inhousing,therelativeweaknessoflightweightconcretewallsisunimportant,butitmatters（有重大關(guān)系）inroofslabs,floorslabsandbeams. 這三種類型的混凝土都是由于它們的絕熱性而被使用，主要用于房屋，使其在寒冷的氣候中非常舒服，在炎熱的氣候中降溫的成本不高。在房屋中，墻采用較薄弱的輕質(zhì)混凝土不重要，但是屋面板、樓面板和梁（采用輕質(zhì)混凝土）則有重大關(guān)系。Insomelocations,somelightweightaggregatescostlittlemorethan（幾乎等于）thebestdense（致密）aggregatesandalargenumberof（大量）floorslabshavethereforebeenbuiltoflightweightaggregateconcretepurelyforitsweightsaving,withnothoughtof（沒(méi)考慮）itsinsulationvalue. 在某些地區(qū)，一些輕質(zhì)骨料的費(fèi)用幾乎等于最致密的骨料，因此大量的樓面板采用輕骨料混凝土制作純粹是節(jié)約重量，而沒(méi)考慮它的絕熱價(jià)值。Thelightweightaggregatereducesthefloordeadload（恒載）byabout20percentresultingin（導(dǎo)致）considerablesavingsinthefloor（樓蓋結(jié)構(gòu)）steelineveryfloorandtheroof,aswellasinthecolumnsteeland(less)inthefoundations.OneLondoncontractor（承包商）preferstouselightweightaggregatebecauseitgiveshimthesameweightreductioninthefloorslabastheuseofhollowtiles,withsimplerorganizationandthereforehigherspeedandprofit.Theinsulationvalueofthelightweightaggregateisonlyimportantintheroofinsulation,whichisgreatlyimproved（改進(jìn)）. 輕質(zhì)骨料使樓面的恒載減少了約20%，因而大量的節(jié)約了每層樓面以及屋面的樓蓋結(jié)構(gòu)中的鋼材和柱子與基礎(chǔ)中（較少）的鋼材使用量。一位倫敦的承包商寧愿使用輕質(zhì)骨料，因?yàn)檫@使樓面板上減少的重量與用空心磚相同，且組織更簡(jiǎn)單，因而速度和利潤(rùn)更高。輕質(zhì)骨料的絕熱價(jià)值只在屋面絕熱時(shí)顯得重要，它已被大大地改進(jìn)了。作業(yè)練習(xí)通過(guò)兩篇ReadingMaterials的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解建筑材料中最常用的混凝土材料的一些特點(diǎn)、種類和性能等，從而更多地掌握一些專業(yè)詞匯和句法。教學(xué)目標(biāo)了解構(gòu)件（主要為梁）的設(shè)計(jì)過(guò)程了解單軸應(yīng)力與多軸應(yīng)力對(duì)失效理論的影響熟悉材料力學(xué)中涉及的專業(yè)詞匯熟悉科技類文獻(xiàn)常用句型熟悉ingeneral、usually、frequently的不同含義與bereferredtoas、beknownas、thatis、bedefinedas、inotherwords等的用法Introduction介紹MechanicsofMaterialsdealswith（研究）theresponseofvariousbodies,usuallycalledmembers（構(gòu)件）,toappliedforces（施加力）.InMechanicsofEngineeringMaterialsthemembershaveshapesthateitherexistinactualstructuresorarebeingconsideredfortheirsuitability（根據(jù)其需要）aspartsofproposed（擬建的）engineeringstructures.Thematerialsinthemembershavepropertiesthatarecharacteristicofcommonlyused（常用的）engineeringmaterialssuchassteel,aluminum,concrete,andwood. 材料力學(xué)用以研究不同物體（通常稱為構(gòu)件）對(duì)施加力的響應(yīng)。在工程材料力學(xué)中，構(gòu)件的形狀可以是實(shí)際結(jié)構(gòu)中存在的，也可以根據(jù)其需要而進(jìn)行考慮（設(shè)計(jì)），作為擬建工程結(jié)構(gòu)的部件。構(gòu)件中材料的性能即是常用的工程材料如鋼材、鋁材、混凝土和木材的特性。Asyoucanseealreadyfromthevarietyofmaterials,forces,andshapesmentioned,MechanicsofEngineeringMaterialsisofinterestto（對(duì)..有價(jià)值）allfieldsofengineering.TheengineerusestheprinciplesofMechanicsofMaterialstodetermineifthematerialpropertiesandthedimensionsofamemberareadequateto（足以）ensurethatitcancarryitsloadssafelyandwithoutexcessivedistortion.Ingeneral（通常）,then,weareinterestedinboththesafeloadthatamembercancarryandtheassociated（相關(guān)的）deformation.Engineeringdesignwouldbeasimpleprocessifthedesignercouldtakeintoconsideration（考慮）theloadsandthemechanicalpropertiesofthematerials,manipulate（利用）anequation,andarriveat（得到）suitabledimensions.Designisseldomthatsimple.Usually（通常）,onthebasisof（根據(jù)）experience,thedesignerselectsatrial（試算）memberandthendoesananalysistoseeifthatmembermeetsthespecifiedrequirements.Frequently（常常）,itdoesnotandthenanewtrialmemberisselectedandtheanalysisrepeated.Thisdesigncycle（設(shè)計(jì)周期）continuesuntilasatisfactorysolutionisobtained.Thenumberofcycles（循環(huán)次數(shù)）requiredtofindanacceptabledesigndiminishesasthedesignergainsexperience.正如你已經(jīng)從提到的各種各樣的材料、力和形狀所看到的，工程材料力學(xué)對(duì)所有的工程領(lǐng)域都有價(jià)值。工程師利用材料力學(xué)的原理來(lái)確定是否該材料的性能和構(gòu)件尺寸足以保證它能安全地承受荷載且沒(méi)有過(guò)多的變形。通常，我們關(guān)心的是構(gòu)件能承受的安全荷載及其相應(yīng)的變形。如果設(shè)計(jì)者能通過(guò)考慮荷載和材料的力學(xué)性能，并利用公式得到合適的構(gòu)件尺寸，那么工程設(shè)計(jì)將是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程。然而設(shè)計(jì)很少那么簡(jiǎn)單。通常，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)者選擇一個(gè)試算構(gòu)件，然后進(jìn)行分析，看它是否滿足規(guī)定的要求。它常常不會(huì)滿足要求，則再選擇一個(gè)新的試算構(gòu)件，再進(jìn)行分析。這樣的設(shè)計(jì)不斷重復(fù)，直至得到一個(gè)滿意的結(jié)果。當(dāng)設(shè)計(jì)師擁有一定的經(jīng)驗(yàn)后，為得到一個(gè)可接受的設(shè)計(jì)所需要的循環(huán)次數(shù)會(huì)減少。DesignofAxiallyLoadedMembers軸向力構(gòu)件的設(shè)計(jì) Togiveyousomeinsightinto（使..有一些了解）thedesigncycle,anextremelysimplememberwillbedealtwithfirst.Thatmemberisaprismaticbarwithaforce,P,actingalongitslongitudinalaxisinthedirection（縱軸向）suchthatittendstoelongatethebar.Suchaforceisreferredtoas（稱為）anaxialtensileload（軸向拉力）,andwecanreadilyimagineittryingto（努力..）pullthefibersapartandtocausefailureonatransverseplane（橫向平面）.Itissafetoassumethatallfibersofthebar,inregionsremotefrom（遠(yuǎn)離）thepointofapplicationoftheload,arebeingpulledapartwiththesameloadintensity（荷載強(qiáng)度）.Withthisassumption,theloadintensityorstressisuniformonatransverseplaneandisgivenbywhenPisin（以..為單位）NewtonsandAisinsquaremetres,stress,,isinNewtonspersquaremetre(N/m2),whichisbydefinition（根據(jù)定義）Pascals(Pa).為了使你對(duì)設(shè)計(jì)周期有一些了解，首先研究一個(gè)非常簡(jiǎn)單的構(gòu)件。構(gòu)件是個(gè)棱形的桿件，其上沿著它的縱軸向作用一個(gè)力P，這樣往往使桿件在該方向上伸長(zhǎng)。這樣的力稱為軸向拉力，我們能容易地想象它在努力地將纖維拉開(kāi)，導(dǎo)致橫向平面的破壞。安全地假定桿件的所有纖維在遠(yuǎn)離荷載施加點(diǎn)的區(qū)域以相同的荷載強(qiáng)度被拉開(kāi)。在此假定下，荷載強(qiáng)度或應(yīng)力在橫向平面上是均勻的，為當(dāng)P的單位為牛頓、A的單位為平方米時(shí)，應(yīng)力σ的單位為牛頓每平方米（N/m2），根據(jù)定義為帕斯卡（Pa）。Foragivenaxialloadandgivendimensions,thestresscanbecalculatedfrom(4-1)andcomparedwith（與..相比）thestressthatcanbesafelycarriedbythematerial.Thesafestress,knownas（稱為）thedesignstressorallowablestress（許用應(yīng)力）,isdeterminedbytestsperformedonmaterialmadeto（按照）thesamespecificationsasthepartbeingconsidered.Asafetyfactor（安全系數(shù)）,frequentlyimposedbyalegallyestablishedcode（法規(guī)）,isappliedtothestrength,asdeterminedbytests,togivetheallowablestress.Theallowablestress,a,isgivenbywherefisthestressatwhichthematerialfails(failuretobedefinedlater)andnisthesafetyfactor.對(duì)已知的軸向力和（構(gòu)件）尺寸，可根據(jù)公式（4-1）計(jì)算出應(yīng)力，并與材料能安全承受的應(yīng)力作比較。安全應(yīng)力，稱為設(shè)計(jì)應(yīng)力或許用應(yīng)力，它是通過(guò)對(duì)材料的試驗(yàn)來(lái)確定的，該（試驗(yàn)）材料按照與所考慮（驗(yàn)算）的桿件相同的規(guī)范制作。根據(jù)法規(guī)規(guī)定，通常對(duì)試驗(yàn)所確定的強(qiáng)度考慮安全系數(shù)后得到許用應(yīng)力。許用應(yīng)力a為這里，f為材料失效（失效在下文有定義）時(shí)的應(yīng)力，而n為安全系數(shù)。Beforeapproving（核準(zhǔn)）trialdimensions,thedesignermakescertain（確信）thatthedesignissafebydeterminingthattheinequality（不等式）issatisfied.Theinequalityisusuallymoreconvenientintheform不等式常常以更合適的形式出現(xiàn)，即在核準(zhǔn)試算的尺寸之前，設(shè)計(jì)者通過(guò)確定不等式成立而確信設(shè)計(jì)的安全，即Itmightatfirst（起先）seemthatthedesignerwouldalwaysdimension（選定..的尺寸）thecrosssection（橫截面）sothatthestresswouldexactlyequaltheallowablestress.However,itmaybeverycostlytoproducepartsthathavenonstandardsizes,soitisusuallymoreeconomicaltowastesomematerialbyselectingthenext（接近的）largerstandardsizeabovethatrequiredbytheallowablestress.Departurefrom（背離）standardsizesisjustified（合理的）incaseswherethepenalty（不利后果）forexcessweightisverysevere,asinaircraft（航天器）orspace-ship（宇宙飛船）design. 起先似乎設(shè)計(jì)者總是在選定橫截面的尺寸，以使應(yīng)力恰好等于許用應(yīng)力。但是，生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)尺寸部件的成本可能很高，因此，通常人們會(huì)選擇比按許用應(yīng)力要求的尺寸大一些的標(biāo)準(zhǔn)尺寸部件，這樣盡管浪費(fèi)了一些材料，但總體上更經(jīng)濟(jì)。但不選擇標(biāo)準(zhǔn)尺寸的做法在諸如航天器和宇宙飛船的設(shè)計(jì)中證明是合理的，因?yàn)槎嘤嘀亓慨a(chǎn)生的不利后果是很嚴(yán)重的。DesignofBeams梁的設(shè)計(jì)Uptothispoint（至此）wehavelookedat（考慮）thebeamproblemasaprobleminanalysis;thatis（即）,foragivensetofloads,span,andcrosssectionwehavebeencalculatingthestress.Themorecommonlyencounteredproblemistoselectastandardsection,ordesignamember,foragivenspanandloadswithoutexceedingacertainallowablestress.Undersomeconditionstheallowablestressmaybedependentuponthedimensionsandshapeofthecrosssection,inwhichcasetheselectionofthememberbecomesmoredifficult.Forthepresent（暫時(shí)）wewilltaketheallowablestressasthough（似乎）itdependsonlyonthestrengthofthematerialandthesafetyfactor.至此，我們已經(jīng)考慮了梁的問(wèn)題而進(jìn)行了（問(wèn)題）分析，即對(duì)給定的一組荷載、跨度和橫截面，我們已經(jīng)計(jì)算了應(yīng)力。更常遇到的問(wèn)題是在不超過(guò)某個(gè)許用應(yīng)力下對(duì)一個(gè)給定的跨度和荷載選擇一個(gè)（構(gòu)件的）標(biāo)準(zhǔn)截面，或設(shè)計(jì)一個(gè)構(gòu)件。在某些條件下，許用應(yīng)力可能依賴于橫截面的尺寸和形狀，這種情況下的構(gòu)件選擇會(huì)變得比較困難。暫時(shí)我們將采用許用應(yīng)力法，似乎它只取決于材料的強(qiáng)度和安全系數(shù)。Atrialmemberwillbeacceptable（合格）whenthestressisequalto,orlessthan,theallowablestress,thatis,ifFordesignpurposesthisinequalityismoreusefulintheformIntheusualdesignprocessthemaximumbendingmomentistakenfrom（取自于）thebendingmomentdiagram（彎矩圖）andtheallowablestressisdetermined(quitefrequentlyinaccordancewith（根據(jù)）therulesofsomelegallyconstitutedcode)fromstandardstrengthtestsincombinationwith（與..結(jié)合）asafetyfactor.Theright-handsideof(4-6)isthenknown,anditremains（仍然是）toselectordesignamemberthatwillsatisfytheinequality.Whenastandardsectionistobeused,thetables（表格）couldbesearcheduntilamemberisfoundsuchthatthecombinationofIandcsatisfies(4-6).Thistakesmoretimethanisreallynecessary,sincethetablesalsoprovidethevalueofI/cforeachmemberundertheheading（標(biāo)題）S,thesectionmodulus（截面模量）.當(dāng)試算構(gòu)件的應(yīng)力等于或小于許用應(yīng)力時(shí)，也就是說(shuō)，如果在通常的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最大的彎距從彎距圖上取得，而許用應(yīng)力通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度試驗(yàn)并考慮安全系數(shù)后確定（往往是根據(jù)一些法規(guī)的規(guī)則）。這樣，已知式（4-6）右手邊的值，則仍然是選擇或設(shè)計(jì)構(gòu)件以滿足該不等式。當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)截面時(shí)可以查找表格，直至找到的構(gòu)件其I和c值的組合能滿足式（4-6）。這樣花費(fèi)的時(shí)間比實(shí)際需要的多，因?yàn)楸砀裰性诮孛婺Ａ縎的標(biāo)題下也提供了每一個(gè)構(gòu)件的I/c的值。試算構(gòu)件即為合格。根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，（上述）不等式以下列形式出現(xiàn)更有用，即Thatis,thesectionmodulusisdefinedas（定義為）Toselectamember,theScolumn（列）isconsulted（查閱）andanymemberthatsatisfies(4-8)couldbeused.ThememberswithveryhighvaluesofSwillobviouslybeunderstressed（應(yīng)力不足的）andwastefulofmaterial.Thebestdesign,iftherearenootherconstraints,willbethatwhichsatisfies(4-8)withtheminimumamountofmaterial.WithtabulatedvaluesofSavailableitismuchmoreconvenienttouse(4-6)intheformThesmallestacceptableSdoesnotnecessarilycoincidewith（符合）themosteconomicalmember.Toselectthelightestandmosteconomicalstandardsection,thelistedvaluesofmassshouldbeexaminedtofindthelightestmemberwithanacceptableS.Theproblembecomesmuchmorecomplexifbuilt-up（組合）memberisbeingdesignedbecauseitscostwilldependuponthecombinedcostsofwebplate,anglesandcoverplatesaswellasfabrication（裝配）costssothatthelightestmemberisnotnecessarilythemosteconomical.截面模量定義為為選擇構(gòu)件而查閱S這一列，則任何滿足式（4-8）的構(gòu)件都可采用。顯而易見(jiàn)，對(duì)S值很高的構(gòu)件，其應(yīng)力是不足的，并浪費(fèi)了材料。如果沒(méi)有其他的限制，最好的設(shè)計(jì)將是以最少的材料滿足式（4-8）。能接受的最小的S值不必是最經(jīng)濟(jì)的構(gòu)件。為了選擇最輕和最經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)截面，應(yīng)檢查列出的質(zhì)量值，以找到能接受的S值下的最輕構(gòu)件。如果在設(shè)計(jì)一個(gè)組合構(gòu)件時(shí)，則問(wèn)題變得復(fù)雜得多，因?yàn)樗馁M(fèi)用將依賴于腹板、角鋼和蓋板的費(fèi)用以及裝配的費(fèi)用，因此，最輕的構(gòu)件未必是最經(jīng)濟(jì)的構(gòu)件。根據(jù)表格中得到的值S，將式（4-6）以下列形式使用要方便得多，即DeflectionsDuetoBending彎曲撓度Themainpurposeofthischapter（本節(jié)）wastodevelop（提出）theflexure（屈曲）formulas,andtoprovidesomeexperienceinapplyingthem.Staticallyindeterminate（超靜定）caseswereencounteredandsomeinsight（認(rèn)識(shí)）gainedasto（就..）thedifficultyandimportanceofthiscategoryofproblem. 本節(jié)的主要目的是提出屈曲公式，并在運(yùn)用公式時(shí)提供一些經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)遇到超靜定的情況時(shí)，就此類問(wèn)題的難點(diǎn)和重點(diǎn)獲得一些認(rèn)識(shí)。Superposition（疊加法）waspresented（提出）asthepreferred（優(yōu)先的）methodforsolvingcertainproblems.However,becomingfamiliarwith（熟悉）superpositionwasmoreimportantthanfindingsolutionstotheproblems（問(wèn)題的答案）becausesuperpositionhasapplicationinmanyareasofstressanalysisandwillbeusedfrequentlyinourfuturestudies. 為解決某些問(wèn)題，疊加法作為優(yōu)先的方法被提出。但是，熟悉疊加法遠(yuǎn)比找到問(wèn)題的答案重要，因?yàn)榀B加法已經(jīng)用于應(yīng)力分析的很多領(lǐng)域，而且，在我們今后的研究中還會(huì)經(jīng)常使用。Moment-area（彎距圖面積法）wasfoundtobeaconvenientmethodforsolvingvariousproblems.Itisamethodthatbecomesquitecomplicatedandrequiresfurtherdevelopment（展開(kāi)）whenmoreadvancedstructuresareencountered.Atthepresentstageitissufficientforyoutobeacquaintedwith（了解）thefundamentals（基本原理）ofthemethod.Deflectionoflong-radius（長(zhǎng)半徑）curvedbeamswasintroduced（引入）toillustratethepoweroftheprinciplesunderlying（構(gòu)成..的基礎(chǔ)）themoment-areamethodandsothatyouwouldappreciate（知道）thedifferencesbetweenstraightandcurvedbeams. 為解決不同的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)彎距圖面積法是一種很便利的方法。但當(dāng)遇到更先進(jìn)的結(jié)構(gòu)時(shí)，此法會(huì)變得非常復(fù)雜，需要進(jìn)一步地展開(kāi)。對(duì)你來(lái)說(shuō)在目前階段了解此法的基本原理已經(jīng)足夠了。引入長(zhǎng)半徑曲梁的撓度來(lái)舉例說(shuō)明構(gòu)成彎距圖面積法基礎(chǔ)的原理的功效，使你能知道直梁與曲梁之間的區(qū)別。Thischapteraffordedanopportunitytobecomefamiliarwithsingularityfunctions（奇異函數(shù)）,andyouhaveseenthatcertainproblemscanbegreatlysimplifiedbytheiruse.Itmustbeappreciated（意識(shí)到）thatmerelyanintroductiontothetopichasbeengiven;thereismuchmoretolearnedbythosewhohaveaspecialinterest.Toillustrateaseriouslimitation（缺陷）atourpresentstage,wecanexpressdistributedloads（分布荷載）thatarevariableandareintermittent,butwecannotwritealoadfunctionforconcentratedloads.Ifwehadtakenthenextstepanddealtwiththeconcentratedload,wewouldhaveencounteredthesourceoftheexpression（表達(dá)式）“singularityfunction”,buthavingregardfor（考慮）thescopeofthisbookwehavestoppedshortof（達(dá)不到）thatstep.本節(jié)使你熟悉了奇異函數(shù)，并發(fā)現(xiàn)通過(guò)利用它們能大大地簡(jiǎn)化某些問(wèn)題。但必須意識(shí)到僅僅是介紹了題目，對(duì)那些有特殊興趣的人還有很多要學(xué)。我們可以表示變化的、間斷的分布荷載，但不能寫(xiě)出集中荷載的荷載函數(shù)，說(shuō)明了在我們目前階段（該函數(shù)）還存在著嚴(yán)重的缺陷。如果我們進(jìn)入下一步去研究集中荷載，便會(huì)遇到奇異函數(shù)表達(dá)式的來(lái)源，但是考慮到本書(shū)的范圍，我們不再進(jìn)入那一步。FailureTheories失效理論Inthedesignofamembersubjectedtoauniaxial（單軸的）load,thestresswascomparedwiththestresstocausefailureintestspecimens（試件）thathadalsobeensubjectedtouniaxialload.Thisisthesimplestofalldesignproblems;themethodisquiteadequate（合適的）,sincethenature（性能）oftheloadsandthestressesinthetestandinthepartbeingdesignedareidentical.However,wesoonencountercaseswherethememberbeingdesignedisnotsosimpleandthestressesarenotuniaxial;consider,forexample,thestressesinthewebofabeamorinapressurevessel（壓力容器）.Inthesecasesweknowthatthestressistwo-dimensional（兩向的）orbiaxialanditmay,inothercases,bethree-dimensional,ortriaxial.Forastructurehavingbiaxialortriaxialstresses,howshouldwecheckthesafetyofthedesign?Themostobviouswaywouldbetoconducttests（進(jìn)行）inwhichspecimensarestressed（受力）tofailureinthesamemultiaxial（多軸的）mannerasinthestructure;theallowablemultiaxialstressthenbedeterminedbytheapplicationofanadequatesafetyfactor.However,thiswouldrequireagroupoftestsforeverynewsetofmultiaxialstressesthatoccurredindesign.Suchtestsaredifficulttoperform,andthecostofperformingthemintherequirednumberswouldbeprohibitive.Consequently,weneedatheorybywhichtheresultsofthestandarduniaxialtestcanbeusedtopredict（預(yù)測(cè)）thefailureofapartmadeofthesamematerialwhenthestressesaremultiaxial.Inotherwords（換句話說(shuō)）,weneedafailuretheory.在設(shè)計(jì)承受軸向力的構(gòu)件時(shí)，將其應(yīng)力與導(dǎo)致同樣承受軸向力的試驗(yàn)樣本（試件）失效的應(yīng)力相比。這是所有設(shè)計(jì)問(wèn)題中最簡(jiǎn)單的；該法是非常合適的，因?yàn)樵囼?yàn)和設(shè)計(jì)中的荷載和應(yīng)力性質(zhì)是完全相同的。但是，不久我們便會(huì)遇到正在設(shè)計(jì)的構(gòu)件不是那么簡(jiǎn)單，其應(yīng)力也不是單軸向的；例如，考慮梁的腹板應(yīng)力或壓力容器中的應(yīng)力。在這些情況下，我們知道其應(yīng)力是兩向的或兩軸的，而在其他情況下可能是三向或三軸的。對(duì)一個(gè)有著兩軸或三軸應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，我們應(yīng)該如何檢查它的設(shè)計(jì)安全性？最顯然的辦法是進(jìn)行試驗(yàn)，即試件以與結(jié)構(gòu)相同的多軸受力方式失效；然后運(yùn)用適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)確定許用的多軸應(yīng)力。但是，對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的每組新的多軸應(yīng)力都將需要一組試驗(yàn)。這樣的試驗(yàn)很難進(jìn)行，而且以需要的數(shù)量進(jìn)行試驗(yàn)的費(fèi)用也是禁止的。因此，我們需要一個(gè)理論，根據(jù)它可以通過(guò)利用標(biāo)準(zhǔn)單軸試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)同樣材料制作的構(gòu)件在承受多軸應(yīng)力時(shí)的失效。換句話說(shuō)，我們需要一個(gè)失效理論。Toillustratetheneedforafailuretheory,letusconsideracylindricalpressurevessel.Toavoidunnecessarycomplications,wewillconsiderthatallwelds（焊縫）are100%efficientandthatthewalls（容器壁）arethin.Underinternalpressurethemainstresses（主應(yīng)力）arecircumferentialandlongitudinal,anditwasimplied（認(rèn)為）inanearliercasethatonlythecircumferentialstress,becauseitislargerthanthelongitudinalstress,needstobeconsideredinjudgingtheadequacyofthedesign.Inthisapproachwetacitly（默認(rèn)）assumedthatthemaximumstresscouldbetreatedas（看作為）auniaxialstressandthatitalonedeterminedthesafetyofthedesign.Thelongitudinalstresswasnotconsideredalthoughitmay,withoutourknowledge（在我們的知識(shí)之外）,havehadaninfluenceonstrength.Ithappensthatourapproachinthiscaseisacceptable,but,inabiaxialstateofstress,thesecondstressisnotalwaysinconsequential（不重要）andanunderstandingoffailuretheoryisnecessaryinordertoavoidmakingsomeseriouserrors.為了舉例說(shuō)明需要一個(gè)失效理論，讓我們考慮一個(gè)圓柱形的壓力容器。為避免不必要的復(fù)雜，我們認(rèn)為焊縫完全有效，容器壁是薄的。在內(nèi)部壓力下，主應(yīng)力是環(huán)向和縱向的，由于環(huán)向應(yīng)力比縱向應(yīng)力大，因此，在一個(gè)較早的例子中認(rèn)為只有環(huán)向應(yīng)力需要在判斷設(shè)計(jì)的適用性時(shí)加以考慮。在這個(gè)方法中，我們默認(rèn)地假定最大的應(yīng)力（即環(huán)向應(yīng)力）可看作為單軸應(yīng)力，并由它單獨(dú)地確定設(shè)計(jì)的安全性。盡管在我們的知識(shí)以外，縱向應(yīng)力可能會(huì)對(duì)強(qiáng)度有影響，但不被考慮。正巧，在這種情況下我們的方法能被接受，但是，在兩軸應(yīng)力狀態(tài)下，第二種應(yīng)力不總是不重要的，為了避免造成一些嚴(yán)重的錯(cuò)誤，對(duì)失效理論的理解是必要的。Unfortunately,aswewilldiscover,nosingletheory（單一理論）willbefoundtoapplyinallcases;forexample,theoriesthataresatisfactoryforductilematerialsarenotacceptableforbrittlematerials.Wewillalsofindthatoneofthebesttheoriesistoocomplexforeverydayuseandthatmostdesignersprefer（更喜歡）asimplertheorythatintroduces（產(chǎn)生）asmallbutsafeside（安全的）error. 很不幸，正如我們將發(fā)現(xiàn)的，沒(méi)有找到一個(gè)單一的理論能運(yùn)用于所有的狀況，例如，滿足延性材料的理論，脆性材料不能接受。我們也將發(fā)現(xiàn)每天在使用一個(gè)最好的理論太復(fù)雜了，多數(shù)設(shè)計(jì)者更喜歡用一個(gè)會(huì)產(chǎn)生小而安全的錯(cuò)誤但較簡(jiǎn)單的理論。Indeveloping（提出）thevariousfailuretheories,wecannotavoidthree-dimensionaleffects,butwewilltreat（討論）onlythosecasesinwhichoneofthestressesiszero,thusavoidingcomplicationsthatwouldtendtoobscure（使..模糊不清）theimportantpartofthetheories.Thisisnotaseriouslimitation,sinceinengineeringpractice（工程實(shí)踐）mostproblemsarereducedto（簡(jiǎn)化為）thebiaxialstressstatefordesign.Whenshearstresses（剪應(yīng)力）occuralongwith（與..一起）normalstresses（正應(yīng)力）,theprincipalstresses（主應(yīng)力）aredetermined.Thus,forpractical（實(shí)用的）purposes,weneedtoconsiderfailureinamaterialsubjectedtotwononzero（非零）normalstresseswhilethethirdnormalstressiszero.Foreasein（為了便于..）designating（稱呼）thoseprincipalstresseswewillusenumericalsubscripts（數(shù)字下標(biāo)）;1and2beingthenonzerostressesand3beingzero.在提出不同的失效理論時(shí)，我們不能避免三向的影響，但我們將只討論其中某一個(gè)應(yīng)力為零的情況，因而避免了復(fù)雜性，因它往往使理論的重要部分模糊不清。這不是個(gè)嚴(yán)重的缺陷，因?yàn)樵诠こ虒?shí)踐中，多數(shù)問(wèn)題在設(shè)計(jì)時(shí)被簡(jiǎn)化為兩軸應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)剪應(yīng)力與正應(yīng)力一起存在時(shí)，主應(yīng)力便被確定。這樣，為了實(shí)用的目的，我們需要考慮承受兩個(gè)非零正應(yīng)力而第三個(gè)正應(yīng)力為零的材料的失效。為了便于稱呼那些主應(yīng)力，我們采用數(shù)字下標(biāo)：1和2作為非零應(yīng)力，而3為零。Wecannotdiscussfailuretheoryuntilwehavedefinedfailure.Wemighttaketheobviousdefinitionthatamaterialhasfailedwhenithasbrokeninto（分為）twoormoreparts.However,ithasalreadybeenpointedoutthatinmostapplicationsamemberwouldbeunserviceable（不再適用）duetoexcessivedistortionlongbefore（早在）itactuallyruptured（斷裂）.Consequently,wewillrelatefailuretoyieldingandconsiderthatamaterialhasfailedwhenitwillnolongerreturnto（恢復(fù)）itsoriginal（最初的）shapeupon（一旦）releaseoftheloads.Inasimpletensiletest（拉伸試驗(yàn)）wewouldthensaythataductilematerialhasfailedwhenthematerialbeginstoyield.Thenforuniaxialstress,failureoccurswhenthestressreachestheyieldstress,y,ineithertensionorcompression.在我們定義了失效后才能對(duì)其進(jìn)行討論。我們可能會(huì)下一個(gè)明顯的定義，即當(dāng)材料分成兩部分或更多時(shí)失效。但是，在多數(shù)應(yīng)用中已經(jīng)被指出，一個(gè)構(gòu)件早在它實(shí)際斷裂之前由于過(guò)分的變形而不再適用。因此，我們將失效與屈服聯(lián)系起來(lái)，并認(rèn)為一旦荷載解除而材料不再恢復(fù)到其最初的形狀時(shí)即為失效。在一個(gè)簡(jiǎn)單的拉伸試驗(yàn)中，我們可以說(shuō)當(dāng)延性材料開(kāi)始屈服時(shí)即已失效。對(duì)單軸應(yīng)力而言，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力y（不管拉或壓）時(shí)即為失效。Brittlematerialsfailbyadifferentmechanismandwillbediscussedafterthetheoriesforductilematerialshavebeenpresented（介紹）. 脆性材料由于不同的機(jī)理而失效，這將在介紹延性材料的理論之后進(jìn)行討論。作業(yè)練習(xí)通過(guò)一篇ReadingMaterial的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解材料力學(xué)的發(fā)展史、安全系數(shù)的求解、純彎梁的應(yīng)變分析、超靜定梁的分析等。Unit5第五單元StructuralAnalysis結(jié)構(gòu)分析教學(xué)目標(biāo)了解結(jié)構(gòu)分析的假定和幾種方法了解結(jié)構(gòu)分析中運(yùn)用的幾個(gè)定理熟悉結(jié)構(gòu)力學(xué)中的專業(yè)詞匯熟悉科技類文獻(xiàn)中的常用句型熟悉asaconsequence、asaresult、forthesereasons、therefore以及asaconsequenceof、asaresultof的含義；state的不同用法；relateto、relate….to、berelatedto的區(qū)別；beequalto、beequatedto、equal的用法；withrespectto、regarding、considering、asto的用法Astructureconsistsof（由..組成）aseriesofconnectedpartsusedtosupportloads.Notable（顯著的）examplesincludebuildings,bridges,towers,tanks,anddams.Theprocess（過(guò)程）ofcreatinganyofthesestructuresrequiresplanning（規(guī)劃）,analysis,design,andconstruction（施工）.Structuralanalysisconsistsof（包括）avarietyofmathematicalprocedures（數(shù)學(xué)程序）fordeterminingsuc