【官方雙語】張拉整體結構：剛柔並濟的“反重力”結構

這其實是其中一段影片 我解釋一件事 通過製作那個東西的二維版本 因為2D版本更容易理解。 就像這兩支影片一樣， 連結請見描述內容及卡片。 與這段影片的差異 因為這並非關於水力機制的問題， 這是一段關於結構的內容， 一種稱為張拉整體結構的結構類型， 就像這張美麗的張力整合桌一樣。 我從一家公司得到這個。 稱為 sterlingengines.co.uk。 這也是我獲得我那台聖誕引擎的地方， 這是你會從我解釋熵的影片中認出來的。 描述中也有連結。 sterlingengines.co.uk 並未贊助此影片。 我只是真的很喜歡他們所製作的東西。 不過，無論如何，在這支影片中， 我將解釋這種張力整合桌的工作原理 透過製作它的二維版本。 但首先，讓我們釐清一下， 張力整合結構的標準是什麼？ 首先，第一點是， 它必須具備處於壓縮狀態的組件。 以及處於拉伸狀態的組件。 因此，這裡的這些桿件處於受壓狀態。 它們正受到壓縮。 它們是由鋁製成的。 他們在那方面真的很在行。 而且這裡有這些處於張力狀態的電線， 電線在張力方面表現非常出色。 張力整體結構的其他標準 是否至少需要兩個獨立的部分？ 處於壓縮狀態的 彼此完全分離的 僅由處於張力狀態的部分連接。 例如，這裡 底部和頂部 彼此分開。 他們除了這些電線外，其他地方都沒有接觸。 處於緊張狀態的。 所以這也是一個張力整合結構的例子。 你有這六根處於受壓狀態的木棒。 他們僅僅是連在一起的 這些彈性部件處於張力狀態。 所以木製部件之間完全沒有接觸。 稍後我會再告訴你更多這方面的內容 因為有一些非常有趣的内容 關於這個特定的結構。 但首先，先回到表格上。 這不是很違反直覺嗎？ 一切都僅靠電線維持著。 怎麼可能呢？ 這就是我想在這個影片中說明的內容。 這是二維版本 而且我用橡皮筋代替了鋼絲來建造它 因為我想讓你看它們是如何彎曲和拉伸的 當你試圖壓縮結構時。 那麼，為什麼這個結構是穩定的呢？ 無論你用什麼方法試圖壓縮這個結構， 結果發現，至少有一條橡皮筋 最後變得被拉長。 當你拉伸橡皮筋時，它會回彈。 例如， 當我試圖沿著這個方向收縮結構時， 這條橡皮筋會伸展 並恢復其結構 回到其平衡位置。 我們可以觀察單獨的橡皮筋。 例如，如果我们試著保持這個橡皮筋 這條橡皮筋長度也一樣 如果試著使結構坍塌，會發生什麼情況？ 好吧，我們大概需要這麼做，類似這樣。 當然，在這樣做的過程中， 我們正在拉伸這條橡皮筋。 同樣地，如果我們試圖保持這兩條彈性橡皮筋 長度一樣，你知道的 我們正試圖使結構坍縮， 這一個有點牽強。 或者如果我们试图让這兩者長度相同， 我們最後還不是會做類似的事嗎？ 或者類似的東西。 於是中間的橡皮筋被拉長了。 因此，希望僅憑觀察就能明白， 你可以看到，無論你怎麼試 並扭曲這個張力整合結構， 彈性繩的拉伸 會將其恢復到平衡位置。 為了強調這一點， 我已將其中兩條橡皮筋換成了繩子。 所以我們現在真的不能再延長這些了。 而且你看，我們的行動自由並不多。 我可以做到那樣，我也能做到那樣。 無論我往哪個方向走， 橡皮筋最終被拉長了。 一個二維張拉整體結構 實際上在三維空間中並不穩定， 這就是為什麼我把它斜靠在這裡的斜面上。 這能防止整個局面崩潰。 一個二維張拉整體結構的桌子 需要兩條外側電纜以保持穩定。 但要使其在三維空間中保持穩定， 你需要像這根一樣再加一根第三根電纜。 這在直覺上是合理的。 這正是 Shower 的原因。 需要三條腿才能保持穩定。 正所謂老話說的，兩點定一條線。 三個點確定一個平面。 因此，方向並不重要 你試著把桌子的頂部往裡推。 它會以這樣的方式拉伸電線 以恢復桌子回到平衡狀態。 這確實意味著實際上 稍後有類似的水平移動 因為電線具有一些靈活性。 其實這是一種非常奇怪的感覺 因為你可以像那樣水平移動它。 但它在上下位置時確實非常強勁。 非常奇怪。 甚至可以設定一點簡單的諧波運動 在上面，不是很酷嗎？ 事實上，憑藉這種設計， 您可以調整線材的剛性。 所以如果我稍微放松一點僵硬感， 得到一張更不穩的桌子。 話雖如此， 實際上是有可能創造出的 一個穩定的三維張力整合桌 僅有兩條外層電纜。 這個是樂高做的。 而且你可以看到，由於質心在這裡， 整個頂部區域想要的內容，用引號括起來， 向這邊傾斜 但它無法做到，因為這些電纜處於張力狀態。 而且它僅僅是穩定的 只要你不把它推向這個方向，就沒問題。 這並非官方的樂高產品。 但如果你搜尋張力整合樂高， 如果你想要為自己製作一個，就會找到一個。 嚴格來說， 要被歸類為張拉整體結構，結構必須滿足以下條件： 它需要符合一個額外的標準， 哪些部件處於受壓狀態 只能處於壓縮狀態。 這其實在這裡並不正確。 所以你那裡有個彎曲。 因此，這一部分正在承受彎曲力。 因此，內部會有一部分處於壓縮狀態。 外部處於張力的部分 這沒問題，畢竟這大概就是鋁製的。 鋁在抗拉強度方面表現相當出色。 但這種結構是一種張力整合結構。 即使在嚴格的標準之下。 壓縮中的所有位元都是直線的。 所有處於張力狀態的線段也都是直的。 因此，在壓縮中，位元僅僅感覺到壓縮。 處於張力中的位元僅感受張力。 因此，以這種方式建造結構。 你可以讓它強大得多 因為那些具有良好壓縮性能的部件 僅僅是感受到壓縮而已。 那些在張力中表現出色的部分 僅僅感受到緊張。 你也可以讓它變得更輕。 你可以使用更少的材料來達到相同的強度。 這種樺木在抗壓性方面表現良好， 但如果我這樣彎曲的話， 它在頂部承受張力，然後斷裂。 這就是為什麼美國國家航空暨太空總署（NASA）正在設計一艘行星登陸器。 根據此精確設定 因為它極其穩固。 你知道，你可以把它来回弹来弹去。 你可以將它降落在一顆行星上。 現在，它可能會稍微被壓扁一點。 但如果將有效載荷置於中間， 也許它會存活下來。 並通過改變張力繩索的長度， 你實際上可以機械地移動這個結構。 由於張拉整體結構能夠優化 為強度與輕盈而生， 而且由於演化經常會優化 例如力量與輕盈之類的事物， 期望這並非不合理 在自然界中尋找張力整體結構。 事實上，如果你看看你身體中的骨骼 處於壓縮狀態的 以及你身體中的肌肉、肌腱和韌帶 處於張力之下的 有時它們會以類似張力整合結構的方式排列。 當然，建築師和工程師 已將張拉整體結構妥善運用。 例如，澳大利亞布里斯班的庫爾利珀橋。 好的，關於這個話題最後一件事。 如果你拿一點藍色黏土，往一個方向擠壓， 它在另一個方向上變得更寬。 這在直覺上是合理的。 而且大多數事物都是這樣運作的。 但並非所有結構都是如此。 當你沿著一個方向擠壓某些結構時， 實際上會向相反方向收縮。 這稱為負泊松比結構。 此外，某些張拉整體結構也會呈現這種特性。 例如，美國國家航空暨太空總署的登陸器結構。 你看，如果我把這兩根桿子拉開， 也許你只能看到一點點 綠色和紅色的桿也分開了。 那就這樣，張力整合結構。 我實際上展示了張力整合結構 甚至在之前的影片中都沒有意識到這一點， 《五件有趣的事》的第一集 如果你還沒看過，就去查看一下吧。 希望您喜歡這段影片。 如果你這麼做了，別忘了按讚訂閱， 下次見。