
【化】 applied load
besides; in addition; not closely related; other; outer; outside; unofficial
【醫】 ec-; ecto-; exo-; extra-; xeno-
apply; bestow; carry out; execute; grant; use
【醫】 apply
load
【化】 load
在機械工程與材料力學領域,"外施載荷"指外部施加于結構或構件上的力或力矩系統,是結構承受的主動作用力。其核心概念解析如下:
美國機械工程師協會(ASME)《機械設計基礎》将外施載荷定義為"作用于系統邊界的外部力系,是引發結構響應的直接原因"(ASME Press, Fundamentals of Design, Chapter 3)。
根據作用形式,外施載荷可分為四類:
作用于物體局部點的力(如橋梁支座壓力),量綱為牛頓(N)。
連續作用于物體表面的力(如風壓),單位N/m²。
使物體産生轉動的外力偶(如扳手擰螺栓),單位N·m。
隨時間變化的力(如發動機振動載荷),需用動力學方程分析。
工程案例:飛機機翼設計中,氣動升力(分布載荷)與起落架沖擊力(集中載荷)均為關鍵外施載荷(NASA Technical Report: Aircraft Load Analysis, 2019)。
術語 | 外施載荷 | 約束反力 | 内力 |
---|---|---|---|
産生原因 | 外部環境主動施加 | 約束對外施載荷的被動響應 | 外載引起的物體内部應力 |
作用性質 | 主動力 | 被動力 | 物體内部相互作用力 |
分析目标 | 輸入條件 | 邊界條件求解量 | 結構強度校核量 |
經典理論支持:牛頓第三定律指出,外施載荷必然引發約束反力,二者構成平衡力系(Newton I. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. 1687)。
外施載荷需乘以安全系數(通常1.5–3.0)以覆蓋不确定性,見ASME鍋爐規範第VIII卷。
建築結構需同時考慮恒載(自重)+活載(人員)+風載等組合效應(ACI 318-19: Building Code Requirements)。
動态外載需通過雨流計數法進行疲勞壽命預測(Miner's Rule, Metal Fatigue in Engineering, Stephens et al., 2000)。
通過上述多維度解析,可系統掌握"外施載荷"的工程内涵與外延。
“外施載荷”指外部施加在物體或結構上的力或荷載,是工程學中的重要概念。以下是詳細解釋:
基本定義
外施載荷指外部環境或人為因素對物體施加的作用力,區别于結構自身的重量(如、提到的“結構自重”)。例如飛機飛行時受到的空氣動力、橋梁承受的車輛壓力均屬此類。
主要類型
工程應用特點
外施載荷需通過過載系數評估其影響強度。例如飛機設計中,升力(Y₀)、推力(P₀)與重力(G)的平衡關系可表示為:
$$
Y_0 = G
P_0 = X_0
$$
其中X₀為飛行阻力。
與内載荷的區别
内載荷指結構自身産生的力(如建築材料的重量),而外施載荷強調外部來源的作用,如提到的“車輛載荷”與“結構自重”分屬兩類。
提示:實際工程中需綜合計算多種外施載荷,例如橋梁需同時考慮風載、車流和溫度變化的影響。更多案例可參考的飛機載荷分析。
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