Джеймс Гордон «Почему мы не проваливаемся сквозь пол. Конструкции, или почему не ломаются вещи» - рецензия П. Можейко
«Инженер советской закалки, решая неразрешимую задачу, прибегнет к водке и синей изоленте. А его британский коллега возьмёт скотч и скотч.» (народный юмор)
НАЗВАНИЕ: а) Почему мы не проваливаемся сквозь пол б) Конструкции, или почему не ломаются вещи
АВТОР: Джеймс Гордон
ОРИГИНАЛЬНОЕ НАЗВАНИЕ: а) The New Science of Strong Materials: Or Why You Don't Fall Through the Floor
ISBN: ---
ГОД ИЗДАНИЯ: а) 1971 б) 1980
ИЗДАТЕЛЬСТВО: «Мир»
СЕРИЯ: «В мире науки и техники»
КОГДА МНОЙ ПРОЧИТАНО: 2014
ИСТОЧНИК: Источник в цифровом формате
МОЕ МНЕНИЕ О КНИГЕ:
Как известно, некоторые из дисциплин настолько прекрасны, что способны дать карт-бланш на заключение союзов, которые «на небе и на земле». Да, да…я о сопромате (здесь и далее читать как «сопротивлении материалов»). Слава об этой области знаний выбивается даже за берега инженерных специальностей. Но действительно все ли так плохо и сложно? Лично мне, как человеку, имеющему инженерное образование («гидротехническое строительство»), более заковыристой наукой показалась как раз-таки строительная механика (которая также присутствует в этих книгах), что в общем-то в последствии подтвердилось практической работой в проектном институте, где весь «сопромат» сводился по большому счету к табличным характеристикам сечения в сортаменте и коэффициентам в итоговой формуле по определению прочности. Но в ВУЗе любой преподователь считает свой предмет наиважнейшим. Простим им это.
Каждый из нас в какой-то мере инженер, а к тому же еще и специалист по прочности и устойчивости. В целом мы «на глаз» понимаем, что эта доска довольно тонкая, чтобы по ней можно было пройти, также и со льдом на реке, все мы складывали фигурки оригами, устанавливая ребра жесткости, ограничивая тем самым гибкость элементов, многие из нас пытались многажды перегнув пруток проволоки или кабеля, оторвать его, резались об острые грани разбитого стекла, хотели тыкнуть пальцем в черное пятно расплавленного солнцем битума на асфальте, а также замечали, насколько проще порвать или разрезать несколько листов бумаги, нежели целую стопку разом. Все это, те или иные проявления базовых свойств материала (прочность, текучесть, упругость, пластичность), структуры материала (кристаллическая, слоистая, волокнистая) и напряжений, возникающих в нем (осевые, касательные, температурное расширение). В общем и целом, все это – наше окружение, наш быт и наша жизнь, независимо от того, кто вы по образованию, религии и мировоззрению. Но также все это – простая эмпирика (опыт).
Но любому инженеру простого опыта мало (у нас не Древняя Греция, поэтическая философия и голый натурный эксперимент уже «не прокатит»). Опыт должен подкрепляться расчетом, и теория расчета соответственно должна коррелировать с опытом. Т.о. на шею «бедного студента» навешивается не одно ярмо соответствующих дисциплин:
- сопромат (свойства и характеристики материала, включая его структуру, прочность, поведение при различных нагрузках, характеристики сечения, т.к. стержень квадратного сечения и круглого, такой же площади, ведут себя весьма по-разному);
- строительная механика (по сути, механика покоя, или «статики», изучающая отдельные конструкции или их двумерные (рама) и трехмерные (каркас здания) расчетные схемы; в данной области важно правильно перевести реальные конструкции на язык строительной механики (стержни, узлы) и «собрать нагрузки» в самых невыгодных для каждого элемента сочетаниях);
- механика и прочие технологические дисциплины (позволяет в случае механизмов, понять пространственные изменения элементов, как то частоты вращения, тормозящие усилия, ударные нагрузки, учесть износ от трения, кавитации и пр.).
Как видно из вышесказанного, все эти области знания важны, они позволяют учесть ситуацию (инженерную задачу) с разных сторон, от того что творится от нагрузок в самом материале, до уровня конструкции и конструктивной схемы в целом.
И вот, возникает самая важная задача, плохая реализация выполнения которой может превратить в ад любой предмет: связь между повседневным практическим (эмпирическим) опытом и сухим языком формул и терминологии научного метода и расчета (и да, сопромату часто с этим не везет).
Две книги Джеймса Гордона «Почему мы не проваливаемся сквозь пол» и «Конструкции, или почему не ломаются вещи», изданные в СССР почти полвека назад, призваны выполнить задачу связки воедино «практики» и «теории» в деле конструкций и материаловедения, и делают это «на отлично». К тому же, эти две книги доказывают, что в СССР уже тогда был неплохой переводной науч-поп. Я настоятельно рекомендую читать обе эти книги и читать подряд (в любом порядке).
Немного об авторе: Джеймс Эдвард Гордон (James Edward Gordon, 1913 - 1998) –После окончания кораблестроительного факультета университета в Глазго работает на судоверфях. Однако намерению молодого инженера заняться проектированием парусных судов помешала война. Гордону пришлось перейти в Королевский самолетостроительный центр в Фарнборо, где он изучает вопросы, связанные с использованием в самолетных конструкциях древесины, пластмасс и разного рода нетрадиционных материалов. Ему принадлежит метод конструкционного использования пластиков, армированных асбестом, широко применяемый в самолето- и ракетостроении в настоящее время. Позже он много работает в промышленности, проходит стажировку в Черчилль-колледже в Кембридже, является профессором кафедры технологии материалов Редингского университета. Проф. Гордон получил Британскую серебряную медаль Королевского общества авиации за работы по использованию пластиков в самолетостроении, а Клуб материаловедения присудил ему за вклад в эту область науки медаль Гриффитса.
Как видно из биографии, автор имеет большой опыт работы с различных материалами, от традиционного металла, до новомодных (в то время) армированных пластмасс. К тому же, он был занят в технологическом производстве, где весьма широк список прилагаемых к конструкции нагрузок. Так что, учитывая профессорскую должность и указанный опыт, сомнения в компетентности автора должны отпасть сами собой.
Обе книги во многом пересекаются, но не повторяют друг друга. «Почему мы не проваливаемся сквозь пол» посвящена в основном непосредственно характеристикам материалов, особенностям их поведения в различных ситуациях и применения их на практике. Т.е. она в основном ближе к сопромату. В этой книге автор уточняет, что такое материаловедение, историю его возникновения, борьбу с суевериями и ремесленничеством; подробно и простым языком, с указанием примеров из жизни и результатов испытаний, разбирает упругость и теорию прочности (закон Гука, модуль Юнга, образование трещин, внутреннее сцепление, концентрация напряжений и пр.). Затем, автор делит оставшуюся часть книги на две больших части: «Неметаллы» (древесина, целлюлоза, картон, клеи, фанера, пресс-порошки, папье-маше, стеклопластики, железобетон) и «Металлы» (сталь, чугун, пудлинговое железо, бессемеровская и мартеновская стали). Для каждого материала он описывает проявление особых свойств, указывает примеры применения материалов на практике.
Вторая книга «Конструкции, или почему не ломаются вещи» больше посвящена непосредственно конструкциям, от ткани платья до огромного собора или авиалайнера. Таким образом, эта книга ближе к механике. Данная книга разделена на 4 части. В первой части автор обращает внимание на то, что мы окружены конструкциями, как живыми (наше тело), так и техническими (дома, машины и пр.); рассказывает долгий путь инженерной мысли к теории упругости (более кратко, чем в первой книге!); разбирает понятия «напряжение», «деформация», «разрушение». С полученной информацией читатель плавно переходит ко второй, первой из основных, части книги: «Конструкции, нагруженные растяжением», где подробно рассматривает целый спектр подобных конструкций (сосуды под давлением, трубы, паруса и крылья, сварные соединения, болты и заклепки, кости, коллаген в мягких тканях, тетива лука и пр.). Затем идет второй из основных разделов: «Конструкции в условиях сжатия и изгиба» (арки, плотины, колонны, кирпичная кладка, позвоночник, мосты разных типов, балки и фермы). Также, в этой части разбираются термины «шарнир», «консоль», «сдвиг», «кручение», «центр изгиба», «центр давления» и пр., указываются основные виды разрушения при сжатии, кручении и изгибе. Четвертая часть «И последствия были…» посвящена философии проектирования в целом, которую автор выразил словами «форма, вес и стоимость». Тут особо акцентируется внимание на особенностях сжатых и растянутых конструкций, разбираются основные концепции конструирования: каркасные сооружения, надувные, массивные, на тягах. Особое внимание уделяется катастрофам и их причинам. Акцентируется внимание на важности эксперимента и понятия «запаса прочности».
У инженеров есть такое понятие: «чувствовать конструкцию». Это значит, понимать, приблизительно количественно и довольно точно качественно, как поведет себя конструкция от приложенных нагрузок, где будут наибольшие напряжения, какие элементы будут растянуты, а какие сжаты, в каких узлах появятся моменты, а в каких нет, какой из узлов получит максимальное перемещение, какой узел передать в расчетную схему как жесткий, а какой сделать шарниром…
Современные расчетные программы говорят с пользователем на языке расчетной схемы, которая представлена лишь набором стержней (линий), оболочек (поверхностей) и узлов (точек). Эта картина выглядит довольно далекой от реальности, в которой у нас различной толщины перекрытия, колонны с лепниной, да и случайное расположение мебели и кота в помещении. Грамотно превратить «реальность» в «линии-точки» расчетной схемы самая важная задача в инженерном расчете. Она требует внимательности, учета «всего наихудшего», что может случится, а главное, понимания, какой физический смысл стоит за каждой реальной конструкцией. Получить и развивать это умение поможет конечно же опыт и хороший руководитель, но первый шаг вы можете сделать сами, прочитав эти две книги Джеймса Гордона «Почему мы не проваливаемся сквозь пол» и «Конструкции, или почему не ломаются вещи».
В конце концов, по мнению Джеймса Гордона, любая конструкция должна соответствовать лишь трем условиям: функциональности, безопасности и эстетике. О всех трех он высказался предельно доступно.
МОЕ МНЕНИЕ ОБ ИЗДАНИИ:
Так как эти книги я читал «с экрана», с источника в цифровом формате, то ничего конкретного про бумажный первоисточник сказать не могу. В книгах присутствуют ч/б иллюстрации и схемы.
ПОТЕРЯЛ БЫ Я ЧТО-НИБУДЬ, ЕСЛИ БЫ ЕЕ НЕ ЧИТАЛ:
Да. Эта книга будет полезна как студентам, так и тем, кто начинает свою работу в области проектирования. Она свяжет воедино «повседневность» и «теорию», а также позволит лучше «чувствовать конструкцию/механизм», а значит, принимать конструктивные решения более осознанно.
КОМУ ПОРЕКОМЕНДОВАЛ БЫ:
Студентам инженерных специальностей перед или во время курса «сопротивления материалов» и «строительной механики». Молодым специалистам, начинающим карьеру в проектной организации соответствующего профиля. Всем, кто интересуется историей инженерного дела.
ТЕГИ: Нон-фикшн, науч-поп, учебная литература, история науки, инженерное дело, технологии, материаловедение, механика, сопромат.
ВИДЕО В ТЕМУ: В качестве дополнительного материала предлагаю посмотреть короткий советский учебный фильм «Методы испытания материалов на прочность», некоторые из испытаний в котором проводятся также и в рамках лабораторных работ по курсу «Сопромат» на инженерных специальностях.
https://vk.com/pavelmazheikabooksreview
https://t.me/pavelmazheikabooksreview
=> Эта рецензия на "живой книге (мой ник PavelMozhejko) <=
https://www.livelib.ru/review/1177295-pochemu-my-ne-provalivaemsya-skvoz-pol