概念索引
忘记术语很正常。重要的是能从一个词回到它回答的问题、图和工程情形。
概率、荷载与可靠度
| 概念 | 它回答的朴素问题 | 最短表达 | 回到书中 |
|---|---|---|---|
| 概率密度 | 一批数集中在哪里、散得多开? | 曲线下面积为 1 | 读桥之前 |
| 均值 | 这批数大致站在哪里? | \mu=E[X] | 第3章 |
| 标准差 | 同样的平均值,谁更不稳定? | \sigma=\sqrt{E[(X-\mu)^2]} | 可靠度实验 |
| 保证率 | 材料标准值以下允许留多少比例? | P(X\ge x_k)=0.95 | 第3章 |
| 标准值 | 用哪个有保证的代表值描述材料或作用? | 分位值,不一定是均值 | 读桥之前 |
| 设计值 | 真正进入设计表达式的代表值是什么? | f_d=f_k/\gamma_M(示意) | 第3章 |
| 抗力 R | 结构在某种失效模式下能提供多少能力? | 与极限状态相伴 | 第3章 |
| 荷载效应 S | 外部作用在所关注位置造成多大需求? | 力、弯矩、应力、位移等 | 第3章 |
| 极限状态 | 哪条边界把可接受与不可接受分开? | g(R,S)=0 | 可靠度实验 |
| 失效概率 | 同一次事件落到边界错误一侧的概率多大? | P_f=P[g<0] | 第3章 |
| 可靠指标 | 把安全余量按波动大小量成多少个标准差? | \beta=\mu_g/\sigma_g(正态线性情形) | 可靠度实验 |
| 联合分布 | 两个会波动的量在同一次事件中怎样配对? | f_{R,S}(r,s) | 可靠度实验 |
| 相关性 | 一个量变大时,另一个是否倾向一起变化? | -1\le\rho\le1 | 可靠度实验 |
| 蒙特卡洛模拟 | 重复抽取许多可能情形,能看见什么? | \hat P_f=n_f/n | 可靠度实验 |
| 失效边界上的高密度区 | 分界线上哪一带更容易被样本碰到? | 边界与概率密度共同决定;严格设计点还需先定义坐标变换与优化问题 | 第3章动画 |
| 荷载组合 | 哪些作用可能同时出现,怎样取代表值? | 不是各自最大值相加 | 第3章 |
力学、模型与桥梁体系
| 概念 | 它回答的朴素问题 | 最短表达 | 回到书中 |
|---|---|---|---|
| 平衡 | 外力和反力能否对上账? | \sum F=0,\ \sum M=0 | 第3章 |
| 传力路径 | 车轮力最终从哪条路走到地基? | 荷载—构件—支座—基础 | 第5章 |
| 弯矩 | 哪一段有把构件掰弯的趋势? | M | 第6章 |
| 剪力 | 哪一段有沿截面错动的趋势? | V | 第6章 |
| 轴力 | 构件沿自身方向被拉还是被压? | N | 第7章 |
| 刚度 | 结构有多不愿意变形? | F=Ku | 第17章 |
| 强度 | 材料或构件能否承受需求而不破坏? | S\le R | 第3章 |
| 稳定 | 结构会不会在强度尚够时突然换一种形态? | 屈曲与分岔 | 第15章 |
| 变形协调 | 连在一起的构件能不能各走各的? | 连接处位移相容 | 第12章 |
| 影响线 | 车移动时,某个固定结果怎样变化? | E=P\,y(x) | 第4章 |
| 横向分布 | 同一排车轮怎样分给不同主梁? | 与桥面系和横向刚度有关 | 第4章 |
| 线性叠加 | 两个工况能否分别算完再相加? | K(u_1+u_2)=F_1+F_2 | 第17章 |
| 几何非线性 | 变形是否已经明显改变受力? | K(u)u=F | 第7章 |
| 材料非线性 | 材料刚度是否随应力、开裂或屈服改变? | 本构关系不再线性 | 第14章 |
| 边界条件 | 模型在哪里能动、哪里不能动? | 约束决定解 | 第12章 |
| 板、梁格与实体 | 我们用什么尺度代表真实桥面与构件? | 模型选择取决于问题 | 第17章 |
| 有限元 | 如何把连续结构拆成可计算的小块? | 离散—组装—求解—校核 | 第18章 |
| 参数分析 | 哪个变量真正在推动结果变化? | 一次改变一个条件或系统采样 | 第18章 |
| 模型误差 | 算法算得很准,为什么工程判断仍可能错? | 被删掉的机制没有进入模型 | 第17章 |
| 冗余 | 一条传力路径受损后,还有没有别的路? | 不等于无限加材料 | 第11章 |
动态图:从概率入口到桥梁力学
- 试块为什么要压很多个:试块点、概率密度与 95% 保证率。
- 试块的数怎样走进设计:样本、标准值与设计值不是同一个数。
- 从两条曲线到联合分布:边缘分布、同次配对、失效边界与联合曲面。
- 车在动,谁在看:右支座反力与跨中弯矩的两条影响线。
- 相似放大为什么会吃亏:自重需求与截面能力的增长速度。
- 一股力怎样走到地基:先追力,再说构件名称。
- 梁高为何比加宽更灵:惯性矩里的三次方。
- 拱轴线为何要靠近压力线:轴压与附加弯矩。
- 索放低一点,拉力会怎样:垂度与水平分力。
- 偏载为什么会把弯矩送进塔:两侧索力不平衡。
- 温度变化时,支座在替谁让路:自由伸长与完全约束。
- 两边悬臂为何要一段段配平:未平衡弯矩。
- 风速翻倍,平均风力为何约四倍:平方关系的前提。
- 什么时候同样的推力会越推越大:频率比、阻尼与共振入口。
- 网格画细,答案就可信吗:有限元离散、收敛与基准。
可复算数据图
六张图都提供 CSV 数据和同一份 Python 绘图源码。读者可以先改数据,再判断结论是否仍成立。