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1.物理平衡
! {8 [7 ]& F! v; S H: e 如果把结构中的每一个元素看成一个物体,那么在这些物 体的作用下必定有一个平衡点(即重心),这个平衡点的位置就 决定了结构的物理平衡性。
; r3 @: u, W% |# A 寻找平衡点可以通过以下简单的方法求出:
- E X1 R! N: o 假定两个物体(元素)并排靠在一起,物体八的重量为M1, 1 l+ N( E" {6 f, f7 R/ P; b# |
重心在a1;物体B的重M2,重心在b1、a1、b1的间距为L,设A 和B共同作用的平衡点为c1,而a1到c1,的距离为X,则
4 w7 {9 H* f. b7 j- [: R MI x X=M2 x(L-X)5 |8 b# Y# O; _4 l
求出X的值,就知道了平衡点的位置(这只是水平的 X 方向平衡点,空间坐标系中,Y方向的平衡点也可以照搬此法。如果需要,Z方向也可以套用)。 假如有很多个元素共同作用,就要分步骤一组一组来求,步一步合并。对于具体结构,还要根据每个元素不同的材质比重(密度)、体积,先计算出各自的重贵,找出各自的重心图147混合体重心 点位置,才能进行上述计算,求出平衡点(混合体重心)位置 (图147)。虽然步骤比较繁复,但也不失为一个可靠的办法。
( t7 ]7 V" {1 C 一般来讲,平衡点(重心点)落在几个着地点所包围的区 域内,整个结构就会蕋本保持平衡;反之,就容易失去平衡。有经验的设计师通过目测,就基本可以判断整个结构的重心位 置所在,而不需要经过具体计算。但对于初学者,特别是结构 比较复杂,或材料比重差异很大,用目测难以判断的时候,还 是老老实实计算一下来得稳妥。设计是需要科学依据的,当然 设计师的经验也是一种参考。3 x8 ~% G, ~' H! ~0 K$ Y, W
工作桌(图148)在考虑物理平衡时应同时考虑下列两种情况的平衡:
% m3 |- ^1 U# g8 l7 r! q a.空载(桌面上、下不负载任何物件);
! p5 |% j( b# S! o5 v' n b.满载(桌面上、下负载最多物件时。所谓最多,只是一 个估计量,而不是绝对显)。 * b" j8 ^( P- C' O# I
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这种结构是悬臂结构,虽然桌脚底部固定,一般的加载不 会引起桌子的倾遨,但桌子整体结构在加载时如果发生显著的 物理变形,也会证明它在结构强度上的不足。所以悬臂结构的 设计在注意了物理平衡之后还要特别注意结构强度的处理。
. `3 n3 j2 v d$ u 玻璃酒瓶架(图149)设计是个极简且奇妙的设计,不仅在结构上废除了所有不必要的结构,做到了造型和用材的极简,而且功能也因为一个架身上的孔而变得明确,但最为奇妙的是弧形的座架不仅使产品变得生动,更重要的是它在空载和满载时都能达到物理上的自平衡。, f8 @" w( c+ f4 N% ^, y2 T
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