Introducción al faro de PortlandIntroducción al faro de Portland

1. Guía turística del faro de Portland

El primero es el faro de North Queensferry. El faro de North Queensferry es el edificio más pequeño del mundo. Este es un faro en Escocia. Fue construido en 1817. El faro tiene sólo 11 pies de altura y sólo tiene capacidad para dos personas. Aunque es de tamaño pequeño, tiene muchas funciones. Este faro solía ser una luz de guía para los barcos que navegaban.

El segundo edificio es el Portland Steel Building. El Steel Building está ubicado en Triangle Intersection en el centro de Portland, Oregon, EE. UU. El edificio fue construido en 1916 y ocupa menos de un acre. Aún hoy es un edificio comercial. Está protegido por el Registro Nacional de Lugares Históricos, por lo que necesita ser reparado y pintado cada pocos años. Parece nuevo.

El último edificio es la Escuela Primaria de Turín. La escuela primaria de Turín, ubicada en Turín, Italia, es la escuela más pequeña de Italia. Sólo hay un estudiante en el edificio de enseñanza, pero hay 15 miembros del personal. Se puede decir que este estudiante tiene una buena asignación de recursos.

2. Imágenes y texto de la guía turística del faro de Portland

Un faro es una estructura de edificio de gran altura o baliza que contiene una baliza que se utiliza para guiar a los barcos en el mar. Faro tiene un significado similar: la cima de un volcán en la antigüedad, los marineros guiaban a los marineros para descubrir que fueron construidos en la cima de montañas por el fuego. Gracias a los diversos equipos y la calidad de los productos de la generación moderna, el faro fue construido en la cima de la montaña y puesto en marcha. Aquí hay 8 hermosos faros de todo el mundo.

1-Faro del río Coquille, Oregón, EE. UU.

2-Isla del Príncipe Eduardo, Canadá - Faro del puerto de Coveyhead

3-Faro de iluminación de la costa norte de Gales

4-Maine, Cabo Elizabeth, Faro de Portland

5-El faro de Kee North Pier es una típica torre roja en el lago Michigan.

Faro en el puerto de La Habana, Cuba

7-Faro de Yaquina en la costa central de Oregón

8-Faro de Ethanol Point - Ellie en la entrada sur de Seattle Otter Bahía.

3. Atracciones de Portland

Aproximadamente 278 kilómetros.

Por lo general, sólo se tarda 3 horas en llegar hasta allí. Portland es la ciudad rosa más grande de Estados Unidos. Es una ciudad en el noroeste de Estados Unidos adyacente a Seattle. Debido a su clima marítimo, el clima de Portland en Estados Unidos es muy adecuado para el cultivo de rosas, por eso a Portland se le llama la Ciudad de las Rosas.

Debido a que la distancia entre Seattle y Portland es de solo unas pocas horas, los visitantes de Seattle de todo el mundo incluirán Portland en sus planes de viaje. Es por eso que la industria turística de Portland en los Estados Unidos siempre ha estado a la vanguardia de los Estados Unidos.

Se puede decir que Portland y Seattle (Villa) son las dos ciudades más importantes del noroeste de Estados Unidos. Su economía se está desarrollando rápidamente y siempre han estado en una posición de liderazgo en la industria del turismo. Por eso hay muchos turistas que viajan a Seattle y Portland. Y la distancia entre Seattle y Portland no es particularmente grande. Muchas personas que vienen a Seattle visitan Portland para admirar la escena de rosas única de Portland.

Seattle es una ciudad muy bonita con una altitud muy baja. Es este entorno geográfico especial el que hace que los antiguos glaciares y los volcanes activos de Seattle se complementen entre sí. Seattle tiene hermosas colinas y lagos verdes, y el clima aquí es excepcionalmente húmedo y agradable, casi como la primavera durante todo el año. Un paisaje así es difícil de ver en los Estados Unidos u otros lugares, y también es un lugar increíble en Seattle.

4. Introducción a los atractivos turísticos de Portland

En la desembocadura del ancho río Columbia, podemos disfrutar del Océano Pacífico. (Diario de Lewis y Crabbock. Esta fue también la primera vez que el gobierno de los EE. UU. completó una expedición al Océano Pacífico).

La belleza de Oregón no se encuentra solo en el centro de Portland. En este viaje al noroeste de Estados Unidos, las vistas más impresionantes y que más me impresionaron fueron las cascadas a lo largo del Columbia Gorge. Otro apodo para el Columbia es Grand River, West River o Oregon River. También es el río más largo del Pacífico Noroeste de América del Norte, con una longitud total de más de 2.000 kilómetros, ocupando el cuarto lugar entre los ríos americanos. La carretera principal a lo largo del río Columbia es la autopista 84, pero la carretera más pequeña paralela a esta autopista, la autopista 30, es la famosa Falls Highway.

Esta vez viajamos con Bao Shu y pasamos casi un día viendo seis cascadas y dos atracciones (una para mostrarle Columbia Gorge y otra para mostrarle Mount Hood), lo que hizo que nuestro recuerdo de Columbia Gorge fuera fresco. Aquí hay ocho atracciones de este a oeste. Al final del artículo, también compartiré otras perlas que no tengo debido a los tesoros de mi árbol que no tuve la oportunidad de mirar.

5. El faro

Robert Pattinson, nacido el 13 de mayo de 1986 en Londres, Inglaterra, es un actor británico.

En 2004, Robert Pattinson interpretó un papel secundario en la película para televisión "El anillo del Nibelung". En 2005, interpretó a Cedric Diggory en la película Harry Potter y el cáliz de fuego. Desde 2008 interpreta el papel del vampiro Edward Cullen en la película "Crepúsculo". En 2010, Robert Pattinson protagonizó su primera película como productor, Remember Me. En 2011, se lanzó su colaboración con Reese Witherspoon, "Tears for Elephants". En 2012, se estrenaron uno tras otro "Beautiful Friends", con la que colaboró ​​​​Uma Thurman, y "Metropolis", dirigida por David Cronenberg.

En 2015 protagonizó la película "La Reina del Desierto". En 2016 protagonizó la película "La ciudad perdida de Z". Protagonista de la película "Buenos tiempos". En 2000, fue invitado a la 75ª edición de los Globos de Oro. En 2005 protagonizó la película "El faro". En 2005 protagonizó la película "Tenet". El 4 de septiembre de 2008, Robert Pattinson fue diagnosticado positivo por COVID-19.

6. Aspecto del faro de Portland

La ingeniería estructural es la columna vertebral de la civilización humana. La estructura más antigua de los seres humanos probablemente consistió en construir nidos y agujeros en condiciones naturales, y más tarde evolucionó hasta construir casas para ellos mismos. Hace ya 3.000 años en China, el libro "Ritos Zhou" había registrado diversas formas arquitectónicas. En la dinastía Han, dijo "Kaogong Ji" de Wang Yanshou, por lo que inspeccionamos su arquitectura y estructura. Surgieron términos estructurales especiales.

Con el desarrollo de la civilización humana, cada vez más estructuras construidas por humanos se vuelven cada vez más complejas. Después de la estructura de la casa hay varias estructuras como carreteras y puentes, vehículos y barcos, conservación de agua, maquinaria, aviones, cohetes, armas, equipos químicos y transmisión de energía.

El Templo de la Diosa de Atenas en la Acrópolis fue construido en el año 438. c, que es un ejemplo típico de la arquitectura griega antigua.

Con la diversificación y complejidad de los tipos estructurales, el concepto de estructura también se está expandiendo. La denominada estructura actual se refiere a todos los componentes y artefactos sólidos de su sistema que pueden soportar determinadas cargas. En un sentido más amplio, también pueden considerarse estructuras todos los componentes sólidos y objetos naturales sistemáticos que soportan una determinada carga, como raíces, tallos y hojas de plantas, huesos, vasos sanguíneos, cortezas, macizos rocosos, etc. .

El desarrollo de estructuras está estrechamente relacionado con los materiales estructurales y la mecánica estructural. El primero puede considerarse como el hardware de la ingeniería estructural y el segundo como el software desarrollado por la ingeniería estructural.

Ya sea en Oriente u Occidente, antes de que el acero y el hormigón se convirtieran en los principales materiales de construcción, la piedra, la madera y el ladrillo se utilizaron como materiales de construcción durante mucho tiempo. En concreto, Occidente utiliza la piedra como material de construcción, mientras que China y otros países del Este utilizan ladrillos y madera como materiales de construcción. Las estructuras de madera no son resistentes al fuego ni a la corrosión, por lo que los edificios antiguos de China tienen una larga historia.

Pagoda Sakyamuni en el templo de Yingfo en el condado (1056 d.C.)

En 1774, el ingeniero británico J. Smeaton utilizó cal para construir un faro marítimo. Use una mezcla de arcilla y arena para su base y funcionará muy bien. En 1824, el albañil inglés J. Aspdim (1779-1885) recibió una patente para quemar cemento, que pasó a ser conocido como cemento Portland debido a su gran parecido con la piedra nativa de Portland. Se construyeron plantas de cemento en Francia en 1840 y en Alemania en 1855. En 1970, cada persona en el mundo utilizaba 156 kilogramos de cemento al año.

Después de mediados del siglo XIX, la tecnología de fabricación de acero se hizo popular, por lo que el acero se utilizó ampliamente en las estructuras. En 1859, Gran Bretaña construyó el primer barco de acero del mundo. En 1846, los británicos construyeron el puente ferroviario de Bretaña (1846, tubería de hierro) en el norte de Gales. En 1873, Gran Bretaña construyó el puente colgante Albert sobre el río Támesis, con una luz máxima de 384 pies.

Puente Bretón (1846, tubo de hierro)

Según materiales modernos como el cemento y el acero. Para los humanos, la forma y velocidad de las estructuras son complejas.

La mecánica estructural siempre ha sido la base teórica del diseño estructural. Se basa en la mecánica clásica, la mecánica de la elasticidad, la mecánica de la plasticidad, la teoría de las vibraciones y ondas de los elastómeros y la teoría de la estabilidad del equilibrio de los elastómeros.

Investigación sobre mecánica estructural en el siglo XIX y antes

En la historia de la investigación sobre mecánica estructural, la investigación más temprana fue la estática, porque en la época en que la mampostería y la madera eran los principales materiales estructurales. materiales, los problemas encontrados La cuestión principal es el equilibrio estructural. Posteriormente se desarrolló en el estudio de la fuerza.

El primer elemento estructural estudiado por el ser humano fue la viga. Leonardo da Vinci estudió y analizó en sus manuscritos las cargas que podían soportar las columnas. Galileo mencionó y examinó la capacidad de carga de las vigas en voladizo de extremos fijos en su "Lu Lingguang Palace Fu" (1638). Edem Marriott logró que los coeficientes del resultado de Galileo fueran incorrectos porque sus condiciones de equilibrio transversal eran incorrectas. Jacob Bernoulli (1654-1705) estudió lo que hoy se conoce como la teoría de las vigas de Bernoulli.

El segundo elemento importante de la mecánica estructural. Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) publicó un importante artículo sobre el problema de las placas planas en 1850, corrigiendo errores anteriores relacionados con las condiciones de contorno del problema de las placas planas. Kirchhoff utilizó el principio del desplazamiento virtual para derivar las condiciones de contorno de la placa y señaló que sólo se necesitan dos condiciones de contorno para resolver el problema de las placas. Resolvió correctamente el problema de vibración de la placa circular. Al establecer la ecuación del problema de las placas, asumió:

La línea recta perpendicular al plano medio permanece recta durante la deformación y también es perpendicular al plano medio después de la deformación;

Los elementos de la superficie están deformados. No se estirará.

Este supuesto de simplificar el problema de las placas todavía se utiliza hoy en día y se denomina supuesto de normalidad directa, también conocido como supuesto de Kirchhoff. En 1888, el inglés Augustus Edward Hoflov (1863-1940) utilizó la hipótesis de Kirchhoff para derivar la ecuación de equilibrio de una capa elástica delgada. Hasta ahora, esta hipótesis se ha conocido como hipótesis de Kirchhoff-Love.

La estructura de ingeniería real a menudo no es un solo componente, sino un sistema de componentes complejo. Las primeras mecánicas de sólidos de precisión se estudiaron en componentes individuales, como la flexión de vigas y la torsión de columnas. Posteriormente, con el desarrollo de la industria moderna, se requirió cada vez más investigación sobre sistemas estructurales complejos. Cuando la estática temprana se desarrolló y maduró, surgió el estudio del equilibrio estático de múltiples componentes. Ahora, con la ayuda de la mecánica de la deformación, el análisis de las fuerzas internas de múltiples componentes y la deformación de sólidos deformados se incluye naturalmente en la agenda.

El contenido de la mecánica estructural es muy amplio, como puentes colgantes, arcos, cerchas, vigas, cimentaciones elásticas, muros de contención, etc. Sus aplicaciones involucran ferrocarriles, carreteras, construcción naval, maquinaria, conservación de agua y otros sectores de ingeniería. Por tanto, con el desarrollo de la industria moderna, su contenido se enriquece gradualmente.

1. Teoría del haz continuo

Navier fue el primer estudioso que estudió verdaderamente los haces continuos. En su artículo de 1825, presentó por primera vez una ecuación de tres momentos que abordaba este problema. Pero no está en su forma actual. La verdadera ecuación de tres momentos en su forma actual fue propuesta por Clapeyron (1799-1864) en 1849 mientras reconstruía un puente cerca de París y no se publicó como artículo hasta 1857. El artículo de Bertaud de 1855 mencionó por primera vez las tres ecuaciones de momentos flectores.

2. Maxwell Sear y sus investigaciones sobre las armaduras

En 1864, Maxwell resumió sus conclusiones generales sobre la investigación de las armaduras. Ha podido distinguir entre armaduras estáticamente indeterminadas y armaduras estáticamente indeterminadas. Para armaduras estáticamente determinadas, Maxwell simplificó el método de cálculo gráfico de las fuerzas internas de la armadura basándose en sus predecesores. Para armaduras estáticamente indeterminadas, Maxwell derivó un método general para resolver estructuras estáticamente indeterminadas a partir del método de la energía. Unos diez años más tarde, su método fue codificado por O. Mohr (1835-1918) y le dio una forma estándar. Este es el método de fuerza común actualmente, también llamado teorema de Maxw

3 de Castigliano

A Castigliano (1847-1884) fue un ingeniero italiano.

En 1873, su artículo de ingeniero se publicó oficialmente en 1875. Este artículo contiene contenidos clásicos de la mecánica estructural, como el teorema de Karst y el método de carga unitaria.

Su teorema es que si la deformación se puede escribir como una función de la fuerza generalizada

Pi (I=1, 2, n) es una fuerza externa generalizada, entonces existe

Progresos en la Mecánica Estructural en el Siglo XX

El método de la fuerza para resolver estructuras estáticamente determinadas se estableció a finales del siglo XIX. El uso del método de deformación para resolver estructuras de pórticos rígidos estáticamente indeterminados fue propuesto por primera vez por Axel Bendixen en 1914 a principios del siglo XX. Cuando este método se utilizó para resolver muchos problemas desconocidos, Hardy Cross propuso un método de aproximación sucesiva llamado método de relajación en la década de 1930. Este método se extendió rápidamente en los Estados Unidos.

Con el desarrollo de la civilización humana, las estructuras se han vuelto cada vez más complejas. Desde este siglo, se han planteado problemas estructurales cada vez más complejos desde los aspectos de la construcción, la construcción naval, la aviación, los puentes, los vehículos, la maquinaria de elevación, las presas, los túneles y las estructuras subterráneas. Es necesario analizar su fuerza.

Para poder analizar estas estructuras complejas, las personas tienen que introducir una serie de suposiciones para simplificar la estructura. Esta simplificación parece demasiado tosca en la actualidad, pero es un medio de transición entre lidiar con estructuras simples y dar inicio a la era de las computadoras.

Por ejemplo, una presa de arco es una estructura compleja, y su análisis preciso requiere resolver las ecuaciones de una lámina de espesor variable, lo que supone un cálculo muy complejo. En 1929, Estados Unidos adoptó un tipo de viga llamada viga en arco. Este método divide la presa en varios arcos en dirección horizontal y varias vigas en dirección vertical, y luego utiliza el método de distribución de carga para aproximar gradualmente la solución. Después de la llegada de las computadoras, el método de arco-viga fue eliminado, pero jugó un papel importante en la historia.

La complejidad estructural se desarrolla en dos direcciones. Por un lado, los componentes son muy simples, como vigas y varillas, pero se utilizan para formar sistemas cada vez más complejos con cientos de incógnitas. Por otro lado, se han desarrollado sistemas complejos de componentes, placas, carcasas y sus combinaciones. La teoría de la capa se había establecido durante el período de Love y tuvo otra etapa importante de desarrollo en las décadas de 1930 y 1940. En este momento, se plantearon y resolvieron una serie de nuevos problemas, como problemas de estabilidad, problemas de placas y carcasas no lineales, cuestiones teóricas generales de placas y carcasas, etc.

El "Diálogo sobre dos nuevas disciplinas", en dos volúmenes, publicado por el destacado ingeniero ruso Papakovitch (1887-1946) en 1947, es un resumen de los resultados de la investigación de estructuras complejas a principios del siglo XX.

El desarrollo de la mecánica computacional

La humanidad tiene una larga historia de investigación sobre herramientas informáticas, desde chips de conteo, ábacos, computadoras de manivela y computadoras eléctricas hasta el presente desde hace miles de años. años. La computadora electrónica, nacida en Estados Unidos en 1945, no sólo supuso una revolución en las herramientas informáticas, sino también una gran revolución que afectó a toda la ciencia y la tecnología.

El primer plan de diseño para la computadora electrónica ENIAC fue propuesto por J.W. El ingeniero jefe del equipo de investigación es J.P. Eckert (1919-). A finales de 1945 se anunció la finalización de ENIAC.

Tan pronto como aparecieron las computadoras, recibieron una atención entusiasta y una mejora continua. Ha pasado por cuatro generaciones: de 1945 a 1958, la primera generación fueron los tubos electrónicos, de 1959 a 1963, la segunda generación fueron los transistores, desde 1964 hasta principios de los años 1970, la tercera generación fueron los circuitos integrados, y después de los años 1970, los La generación de cuarta generación es un circuito integrado a gran escala. Especialmente desde mediados de la década de 1970, los microprocesadores han mejorado enormemente el rendimiento de las computadoras y las computadoras se han vuelto populares debido a sus bajos precios. Según las estadísticas, desde el nacimiento de la primera computadora en 1945, el rendimiento de la computadora se ha duplicado cada 18 meses y los precios han bajado a la mitad cada 18 meses.

Diversas herramientas inventadas por los humanos a lo largo de la historia están diseñadas para alargar los órganos humanos, como telescopios, microscopios y ojos. Las computadoras son una extensión del cerebro humano. Por eso la gente llama computadoras a las computadoras. Desde el principio, el diseño, la fabricación hasta la aplicación, las computadoras han formado un nuevo y enorme grupo temático: la informática.

A principios del siglo XX, el famoso mecánico británico Jia resumió las leyes del desarrollo de la mecánica en el capítulo inicial de su famoso libro "Ship Structural Mechanics", diciendo: Cada vez hay menos teoremas , y los cálculos son cada vez más complejos. Esto significa que algunos teoremas estrechos se incluyen en algunos teoremas amplios y las fórmulas de cálculo se vuelven cada vez más complejas. Por tanto, la gran dificultad de la investigación mecánica radica en la lenta velocidad de cálculo. El cálculo de herramientas demasiado lento se ha convertido en un cuello de botella en la investigación y el desarrollo mecánicos.

La intención original de los estadounidenses que inventaron las computadoras electrónicas era resolver el típico y complejo problema mecánico del cálculo de balística. La llegada de las computadoras trajo grandes cambios a la mecánica. Análisis estructural, cálculo de trayectorias, cálculo aerodinámico, predicción numérica del tiempo, reglas de filtración y movimiento de aguas subterráneas, cálculo de órbitas en mecánica celeste y otros problemas cada vez más complejos. Se puede entregar a la computadora para su cálculo.

Después de la llegada de las computadoras, los métodos de investigación de la mecánica aumentaron de la teoría y el experimento a la teoría, el experimento y el cálculo. El poderoso poder de las computadoras ha eliminado algunos métodos obsoletos que no son adecuados para las computadoras y ha desarrollado nuevos métodos de cálculo que se adaptan a las características de las computadoras. Con la ayuda de las computadoras, se han descubierto muchos fenómenos nuevos, como atractores extraños, caos, etc.

El término mecánica computacional surgió a finales de los años cincuenta. Es una nueva disciplina que estudia el uso de computadoras para resolver problemas mecánicos, explorar leyes mecánicas y procesar datos mecánicos. La mecánica computacional es una materia interdisciplinaria de mecánica, matemáticas e informática.

En los primeros tiempos tras la invención del ordenador, los ordenadores se utilizaban para solucionar problemas mecánicos u otros problemas, simplemente aprovechando la velocidad del ordenador. El siguiente problema fue que la carga de trabajo del programa no se adaptaba a la alta velocidad del ordenador. Una computadora requiere cientos de trabajadores para escribir programas para ingresar datos. Por tanto, escribir programas se ha convertido en un cuello de botella para el uso racional de las computadoras. A la gente se le han ocurrido muchas formas de resolver esta dificultad. Lenguaje ensamblador simbólico, lenguaje FORTRAN, lenguaje ALGOL, etc. Comenzaron a aparecer uno tras otro en la década de 1950, y la industria del software que se desarrolló rápidamente se creó para resolver este problema.

La aparición y desarrollo del método de elementos finitos es la forma más exitosa de utilizar computadoras para resolver problemas mecánicos y ahorrar mano de obra en el programa. Su aparición también marca la formación de la mecánica computacional como una rama independiente de la mecánica.

Aunque la idea del método de los elementos finitos se remonta a tiempos anteriores, por ejemplo, algunos dicen que la idea del elemento finito fue propuesta por el estadounidense R. Courant en los años 1940, y Algunas personas dicen que el método de elementos finitos fue propuesto por el canadiense J.L. Synge en la década de 1940, algunas personas incluso dicen que los elementos finitos están incluidos en el método de polilíneas de Euler, y algunas personas dicen que el método de corte de círculos de Liu Hui es el método de elementos finitos. la dinastía Han del Este. Por supuesto, estas afirmaciones no son del todo descabelladas. Porque la idea del método de los elementos finitos está parcialmente relacionada con el trabajo de las personas mencionadas anteriormente. Sin embargo, debes saber que el método de los elementos finitos está estrechamente relacionado con las computadoras.

De hecho, a mediados de la década de 1950, un grupo de personas de todo el mundo estaban considerando utilizar computadoras para resolver problemas de mecánica estructural y continuos. Por ejemplo, los argyris griegos que trabajaron en el Reino Unido y Alemania en 1956, M.J. Turner, R.W. Clough y Martin en los Estados Unidos en 1956, y vlaSOV() en la Unión Soviética. Por lo tanto, es difícil decir que la idea de. ​El elemento finito es la invención de una persona, es una tendencia de pensamiento mundial.

Sin embargo, un acontecimiento importante en la historia del desarrollo del método de los elementos finitos fue la tesis doctoral "Teoría de la elasticidad matemática" de E.L Wilson (1930-) de la Universidad de California, Berkeley, a finales del siglo XIX. Década de 1950, que se completó en 1963 El primer programa universal del mundo para resolver problemas de elasticidad plana. El propósito de este programa es utilizarlo para resolver cualquier problema de elasticidad plana sin necesidad de programación. Siempre que siga las instrucciones e ingrese la geometría, el material y los datos de carga necesarios para describir el problema, la máquina calculará y generará los resultados del cálculo según sea necesario.

Una vez que el programa del método de elementos finitos se puso en producción, inmediatamente mostró su superioridad incomparable. En el campo de la mecánica elástica, sólo se utilizan el método de la función variable compleja y el método de la fotoelasticidad plana para abordar problemas planos. En comparación con el método de los elementos finitos, estos dos métodos se han ido retirando gradualmente del escenario de la historia.

Más tarde, Wilson realizó muchas investigaciones significativas sobre sistemas de programas de elementos finitos. Creó el programa SAP (Programa de Análisis Estructural) para los distintos elementos de elementos finitos.

Bajo su dirección, sus estudiantes de posgrado escribieron el programa de análisis estructural no lineal NONSAP. En 1981, escribió el primer programa para un microprocesador, SAP81.

El programa SAP fue trasplantado y modificado por Qu Shengnian, Deng Chengguang y Wu Liangzhi, y el programa SAP81 fue ampliado y transformado por Yuan Expansion para formar una versión independiente de SAP84. Estos dos proyectos han desempeñado un papel importante en la construcción de ingeniería de China. Bathe en los Estados Unidos ha mejorado Non-SAP para formar ADINA, un programa de análisis no lineal con influencia mundial.

Posteriormente, el software de elementos finitos para el análisis estructural se desarrolló rápidamente. El software y los sistemas de software, incluidos elementos bidimensionales, elementos tridimensionales, elementos de viga, elementos de varilla, elementos de placa, elementos de carcasa y elementos fluidos, pueden resolver diversos problemas complejos de acoplamiento de elasticidad, plasticidad, reología, fluido, campo de temperatura y electromagnético. campo, sigue apareciendo. En más de 10 años, la producción y venta de software de elementos finitos ha formado una nueva industria social de escala considerable. El uso de métodos de elementos finitos para resolver problemas prácticos se ha popularizado rápidamente en el sector de la tecnología de ingeniería.

"Análisis de elementos finitos de estructuras bidimensionales" fue el primer artículo que mencionó elementos finitos en la Conferencia de Computación Electrónica de la Sociedad Civil Estadounidense celebrada en Pittsburgh en 1960. Después de eso, surgieron una gran cantidad de artículos, colecciones y monografías sobre elementos finitos, y continuamente se celebraron conferencias académicas especiales. Constantemente se proponen nuevas unidades y solucionadores, incluidas unidades isoparamétricas, unidades de alta dimensión, unidades no coordinadas, unidades cuasi coordinadas, unidades híbridas, unidades spline, unidades de límite, unidades de penalización, etc. Existen soluciones como métodos de eliminación de ancho de banda y ancho de banda variable, métodos de supermatriz, métodos de frente de onda, métodos de subestructura, métodos de iteración subespacial, etc., así como investigaciones previas y posteriores al procesamiento, como la generación automática de redes. Estos trabajos han fortalecido en gran medida las capacidades de resolución de problemas del método de elementos finitos y han hecho posible resolver problemas utilizando el método de elementos finitos. El "Método de elementos finitos en el análisis de tensiones planas" publicado en 1988 es un resumen del desarrollo del método de elementos finitos.

Varias direcciones de investigación que cabe destacar

Con el rápido desarrollo de la mecánica computacional e inspirados por su éxito, algunos académicos han hecho estimaciones demasiado optimistas sobre los logros de la mecánica computacional. Por ejemplo, hace 20 años, algunas personas en Estados Unidos dijeron que en otros 10 años los túneles de viento serían reemplazados por computadoras. Dentro de 20 años, los ordenadores no podrán sustituir ningún túnel de viento. En términos generales, la mayoría de los problemas que pueden aproximarse mediante la teoría lineal pueden resolverse mediante computadoras, pero para aquellos problemas mecánicos que son de naturaleza no lineal, las computadoras actualmente son casi impotentes.

El profesor Qian Xuesen dijo que la mecánica es un problema científico y tecnológico del siglo que utiliza cálculos informáticos para responder a todas las preguntas macro. Los métodos de cálculo son muy importantes; otro método auxiliar son los experimentos inteligentes. Si decimos que el 90% de los problemas lineales actuales pueden resolverse mediante ordenadores y el 10% mediante experimentos, entonces la situación es exactamente la opuesta en el campo no lineal. Por ello, desde que nació la disciplina de la mecánica computacional se han realizado esfuerzos en dos aspectos. Por un lado, para los problemas lineales, el objetivo principal es ampliar la escala de resolución de problemas, por otro lado, para los problemas no lineales, se están haciendo esfuerzos para encontrar métodos computacionales.

En los últimos años, la resolución de problemas no lineales se ha convertido en la principal dirección del desarrollo de la mecánica computacional. Parece que el punto de vista de Qian Xuesen ya es una realidad para los problemas lineales en macroproblemas, pero para los problemas no lineales en macroproblemas, esto solo puede considerarse como la dirección de la disciplina de la mecánica computacional, y debemos estar preparados para ir un paso más allá. largo camino.

Desde la década de 1960, los términos no lineales se han ido incorporando gradualmente a los programas de elementos finitos para el análisis estructural. Por ejemplo, discutir las propiedades plásticas de los materiales estructurales se llama no linealidad física, y discutir la corrección causada por una gran deformación de la estructura se llama no linealidad geométrica. Todos los planes de cálculo iniciales adoptaron el método incremental de carga

Desde finales de la década de 1960, la gente ha descubierto algunos problemas al resolver problemas prácticos. Cuando la carga alcanza el máximo, la computadora siempre se desborda y se detiene. Este problema preocupó a la gente durante muchos años y no se resolvió hasta finales de los años setenta y principios de los ochenta. En 1971, el académico estadounidense G.A. Wempner y el académico holandés E. Riks propusieron, respectivamente, soluciones teóricas a este problema. A principios de la década de 1980, este método se implementó programáticamente. Este método más tarde se conoció como método de longitud de arco.

Después de que las computadoras entraron en el escenario de la historia, se combinaron por primera vez con el análisis estructural en mecánica para formar la mecánica computacional.

En este momento, se plantearon las cuestiones de optimización estructural y control estructural. Es decir, bajo una carga y requisitos funcionales determinados, la forma estructural y los parámetros estructurales óptimos se pueden encontrar con la ayuda de computadoras, o la fuerza de control óptima se puede encontrar bajo ciertas condiciones de fuerza externa para hacer que la fuerza interna o el desplazamiento del La estructura cumple con los requisitos. En los últimos años, ha surgido un material que puede producir rápidamente una respuesta de deformación cuando se excita con una señal eléctrica, llamado material electrorreológico o material inteligente. Cuando este material se aplica a una estructura y se le da una determinada señal eléctrica, la estructura puede responder rápidamente según sea necesario. Este tipo de estructura también se denomina estructura inteligente. El estudio de estructuras inteligentes es una importante dirección de investigación que ha surgido en los últimos años.

El diseño de optimización estructural es un importante campo de investigación no lineal en mecánica computacional. Su objetivo principal es encontrar los parámetros óptimos de la estructura bajo una serie de condiciones (estas condiciones también se denominan restricciones). Por lo general, estos problemas no son lineales, requieren muchos cálculos y sólo pueden resolverse con la ayuda de computadoras. Bajo la fuerte defensa, organización y promoción del profesor Qian Lingxi (1916-), Cheng Gengdong, Zhong Wanxie y otros de la Universidad Tecnológica de Dalian lograron algunos resultados importantes, y la investigación sobre optimización estructural se ha desarrollado bien en China.

Después de resolver el problema no lineal viene el problema de la divergencia. En los programas generales de elementos finitos, los problemas de estabilidad estructural suelen reducirse a un problema de valores propios, que se basa en la teoría lineal. Cuando se resuelve con un programa no lineal, a menudo es imposible avanzar debido a la bifurcación. Esto se debe a que la degradación de la matriz de rigidez general de la estructura en el punto de bifurcación ya no se puede resolver.

Para superar esta dificultad, la gente ha desarrollado una serie de métodos de rama estática y rama de hopf para soluciones de equilibrio de sistemas de alta dimensión, pero no se puede decir que se hayan resuelto completamente en la práctica. Para obtener una descripción general, consulte el "Manual del método de los elementos finitos" de Wu y Su Xian (Science Press, 1994). Hasta ahora, sigue siendo un problema difícil calcular las órbitas homoclínicas y heteroclínicas de sistemas de alta dimensión y la transformación de sistemas de alta dimensión en caos.