
【化】 applied load
besides; in addition; not closely related; other; outer; outside; unofficial
【医】 ec-; ecto-; exo-; extra-; xeno-
apply; bestow; carry out; execute; grant; use
【医】 apply
load
【化】 load
在机械工程与材料力学领域,"外施载荷"指外部施加于结构或构件上的力或力矩系统,是结构承受的主动作用力。其核心概念解析如下:
美国机械工程师协会(ASME)《机械设计基础》将外施载荷定义为"作用于系统边界的外部力系,是引发结构响应的直接原因"(ASME Press, Fundamentals of Design, Chapter 3)。
根据作用形式,外施载荷可分为四类:
作用于物体局部点的力(如桥梁支座压力),量纲为牛顿(N)。
连续作用于物体表面的力(如风压),单位N/m²。
使物体产生转动的外力偶(如扳手拧螺栓),单位N·m。
随时间变化的力(如发动机振动载荷),需用动力学方程分析。
工程案例:飞机机翼设计中,气动升力(分布载荷)与起落架冲击力(集中载荷)均为关键外施载荷(NASA Technical Report: Aircraft Load Analysis, 2019)。
术语 | 外施载荷 | 约束反力 | 内力 |
---|---|---|---|
产生原因 | 外部环境主动施加 | 约束对外施载荷的被动响应 | 外载引起的物体内部应力 |
作用性质 | 主动力 | 被动力 | 物体内部相互作用力 |
分析目标 | 输入条件 | 边界条件求解量 | 结构强度校核量 |
经典理论支持:牛顿第三定律指出,外施载荷必然引发约束反力,二者构成平衡力系(Newton I. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. 1687)。
外施载荷需乘以安全系数(通常1.5–3.0)以覆盖不确定性,见ASME锅炉规范第VIII卷。
建筑结构需同时考虑恒载(自重)+活载(人员)+风载等组合效应(ACI 318-19: Building Code Requirements)。
动态外载需通过雨流计数法进行疲劳寿命预测(Miner's Rule, Metal Fatigue in Engineering, Stephens et al., 2000)。
通过上述多维度解析,可系统掌握"外施载荷"的工程内涵与外延。
“外施载荷”指外部施加在物体或结构上的力或荷载,是工程学中的重要概念。以下是详细解释:
基本定义
外施载荷指外部环境或人为因素对物体施加的作用力,区别于结构自身的重量(如、提到的“结构自重”)。例如飞机飞行时受到的空气动力、桥梁承受的车辆压力均属此类。
主要类型
工程应用特点
外施载荷需通过过载系数评估其影响强度。例如飞机设计中,升力(Y₀)、推力(P₀)与重力(G)的平衡关系可表示为:
$$
Y_0 = G
P_0 = X_0
$$
其中X₀为飞行阻力。
与内载荷的区别
内载荷指结构自身产生的力(如建筑材料的重量),而外施载荷强调外部来源的作用,如提到的“车辆载荷”与“结构自重”分属两类。
提示:实际工程中需综合计算多种外施载荷,例如桥梁需同时考虑风载、车流和温度变化的影响。更多案例可参考的飞机载荷分析。
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