来个简洁明了的工程灾害一座雄伟的单跨桥,被风吹得像波浪一样起伏,还带有一些摇晃。这段年代久远的录像记录了1940年11月7日,当时享有世界单跨桥之王的塔科马大桥,被一阵不太强的风吹垮,坍塌。 日前在云南大学,中国科学院院士、中国科学院力学所研究员白以龙以一段录像开始了他的报告《破坏性灾害与力学》,这是“科学与中国”院士专家巡讲团在昆明的第二场报告。看了这段录像,底下听众很诧异。“一场那么小的风,把新型的塔科马大桥吹成那样。人们百思不得其解,后来研究发现,罪魁祸首就是卡门涡街。” 白以龙详细解释了“卡门涡街”的形成原理。“1911年在哥廷根,博士生希门茨研究水流中的圆柱表面的压力,但测出的压力总是波动不已。后来,希门茨以日耳曼人那股'傻劲’,将圆柱磨得滚圆,将水槽精磨固定,但圆柱总是晃动。其导师卡门在周末到实验室探索晃动的原因。他考虑了两种可能性,假设涡流从圆柱体顶部和底部交替出现,卡门回忆说,'我清晰地想象到,若两股涡流按一定几何图案排列,其外形就会稳定。’再经过仔细地'做’——力学和数学分析,求解,再实验,冯·卡门终于发现了'卡门涡街’。” 白以龙列举了很多工程灾害实例,从工程破坏和健康管理角度分析了演化诱致突变和灾害预测,说明在管理、技术和科学几个方面都存在需要解决的问题: 北京时间2003年2月1日22:00,美国哥伦比亚号航天飞机坠毁; 1998年9月24日晚,宁波发生了招宝山大桥断裂事故——在大桥即将合龙之前,发生主梁断裂事故,十六号块接缝面出现破坏性裂崩; 1988年,美国夏威夷群岛上空飞行的一架波音737民航班机,在飞行中忽然发现顶部蒙皮有一些小裂纹,但不久它们很快相互连接,造成机身顶部6米多长的外壳脱落。这起事故起因于几条小裂纹,每条均在承载的容限以内,一般而言应是安全的,但不巧的是这几条小裂纹的空间分布非常不利,容易贯通,正是这种细节最终酿成事故。影片《九霄惊魂》描述了这个事故。美国家交通安全委员会通过鉴定得出结论:由于疲劳等多因素形成若干小裂纹,虽均在承载容限内,但空间位形却非常不利。 白以龙介绍,这类灾难性事件从科学的角度讲,属于固体介质的破坏现象。如果能够预测固体破坏现象,我们一定能有效地应对甚至防止这类灾难的发生。 “工程到了突然破坏的时候,为什么不能预测?不能早点告诉公众?但由于问题的复杂性,虽然人们已对固体介质破坏现象的机理和规律进行了长期的研究,一些基本的问题仍未找到比较令人满意的答案,破坏预测也缺乏有效的途径和手段。当今,固体破坏问题已成为固体力学、材料科学、物理学以及诸多相关学科的跨世纪难题。” “对工程结构进行健康管理,就是把监测数据变成判断的依据,根据某种迹象进行判断,做出正确的判断,及时发出警报,帮助延缓或修补某种不足。因为人类对自己造的工程还停留在这样一个阶段。既要用显微镜,又要用望远镜来看。我们注意到灾变的共性前兆——应变局部化和跨尺度涨落。”还可以来这里看看有没你需要的资料