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达·芬奇500年前设计的桥首获仿真验证(组图)

2019-10-28 10:43 文章来源:DeepTech深科技   分享到微信
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图 | 位于挪威的参考达·芬奇草稿而建造的人行天桥(来源:Pixababy)

“之前相关的桥梁并不能检验达·芬奇的设计是否可以和他那个年代的技术相兼容。而依靠重力支撑的砌体结构性质,并遵从准确比例而构建的模型是可以满足这样的测试的。虽然 3D 打印所用材料是那个年代所没有的,但已经完全考虑并参照了当时石料可以提供的各种力学性能等因素。”Bast 说。

根据研究团队的实验,Bast 表示仿制品桥梁的所有组件都是通过互相挤压而结合在一起的。这是因为他们要尽可能证明力已经在结构内部传递了,而这正是确保达·芬奇设计的桥梁牢固而不倾倒的关键因素。与实际的砌体拱桥结构一样,仿制桥的“石料”在组装时由脚手架结构来支撑,只有在全部安装完成后才能将脚手架拆除以允许结构自行支撑。

“当我们把最后一块(拱形结构最顶部的梯形)放到桥梁结构中时,我们不得不将其压入。那是我们第一次将桥的所有部件放在一起的关键时刻。”Bast 回忆道,“我对它能否奏效感到很怀疑,但最后当我放入最后一块时,我顿时觉得可以的。然后,我们把脚手架拆了,它站起来了!”

她表示,这是“几何的神奇力量”,达·芬奇的设计草稿提出了一个很强的概念,这一定是经过深思熟虑才可以完成的。“这个草图是达·芬奇徒手绘制的,这是他随手就画出来的,还是他坐下来慢慢思索而画的?这些很难从现有的历史资料中得知。”Bast 说,“但通过我们的实验证明了达·芬奇设计的有效性,而且全面细致地考虑到了多方面问题,表明在那个年代他已经深入理解了物理世界是如何工作的。”

不仅如此,在地质学角度,达·芬奇还考虑到了该地区容易发生地震,并结合了诸如扩展桥两侧基础结构等设计提供额外的稳定性。为了测试这座桥梁结构的抗震性,Bast 和 Xie 在两个可移动的平台上固定好桥梁仿制品。然后将两个平台分别移动,来模拟由于土壤薄弱而引起的地基运动。最终,桥梁仿制品体现出对水平运动良好的回弹性,只有轻微的变形,一直到被拉伸至完全坍塌为止。

责任编辑:苒若
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