Конструкции, или почему не ломаются вещи - Гордон Джеймс Эдвард

От редактора перевода

Человек, как и все живое, неотделим от силовых конструкций. Будучи самконструкцией, доведенной природой до достаточной степени совершенства,он и производит конструкции - орудия труда, с помощью которых в свою очередьлибо создаются, либо разрушаются другие конструкции. Создавая всякую конструкцию,будь то самолет, мост, дорожное покрытие, мы хотим, чтобы она надежно намслужила, то есть прежде всего была прочной, не разрушалась; как правило,для нас немаловажно достичь этого с минимальными затратами труда, материала,энергии. Разрушая конструкции (занимаясь, к примеру, заготовкой дров, бурениемскважины), мы опять-таки стремимся к минимальным затратам труда и энергии.Таким образом, прочность и разрушение материалов и конструкций в той илииной степени касаются каждого из нас, и тем удивительнее отсутствие популярныхкниг на эту тему.

Предлагаемая вниманию читателя книга написана ученым, который обладаетредким даром: он пишет о вещах важных и сложных так, что его книги оказываютсяпо-настоящему увлекательными и в то же время поучительными не только длявесьма широкого круга читателей, но и для специалистов. Об этом я могусудить и по собственному опыту и по многочисленным отзывам коллег, прочитавшихпервую изданную несколько лет назад в русском переводе книгу автора "Почемумы не проваливаемся сквозь пол" (М. Мир, 1971), а также по свидетельствамлюдей, чьи профессиональные интересы далеки от области материаловеденияи механики материалов и конструкций.

Помимо несомненного таланта, профессор Гордон обладает глубоким знаниемпредмета и огромным практическим опытом; читателя покоряет и широта егоинтересов: техническое мастерство древних греков, парусные яхты, фотография,биомеханика. И хотя в своем предисловии профессор Гордон пишет, что необо всем ему удалось сказать достаточно популярно, сохранив безукоризненнуюточность, а потому специалист найдет, за что его упрекнуть, нам представляется,что человек с широким взглядом на вещи не будет слишком придирчив: он пойметстремление автора сделать общепонятными основные идеи. Автор искренне хотелзаинтересовать читателя предметом, который традиционно считается сложными не пользуется особой популярностью. И, следует признать, делает он этовесьма профессионально.

Касаясь прочности конструкций, невозможно обойти молчанием конструкциииз композиционных материалов: это направление развития материалов и конструкцийприносит сегодня наиболее интересные плоды. Профессор Гордон был однимиз первых, кто начал понимать очевидную сейчас перспективность этих материалов.Дело в том, что металлические материалы в своем традиционном виде несмотряна все их достоинства обладают одним принципиальным недостатком: в нихс ростом прочности ограничиваются возможности пластической деформации,а вместе с этим падает сопротивление трещине и, стало быть, надежность.Поэтому в поисках компромисса между весом конструкции и ее надежностьюприходится соглашаться на применение сравнительно малопрочных сплавов.Правильно построенная композиционная структура лишена этого недостатка,более того, можно так сконструировать материал, что одновременно будутрасти и его прочность и его надежность. За словами "сконструировать материал"стоит многое: материалы будущего невозможно представить себе вне конструкции,как нельзя представить себе сегодня материал конструкции живого организмавне самого организма.

Писать о композитах можно было бы очень много, но ограничимся сказанным,поскольку читателя ждет книга, которую мы рекомендуем и школьнику, и студентуи инженеру, и биологу.

С. Милейко

Предисловие

Моим внукам Тимоти и Александеру

Многое в жизни показывает нам, сколь неоправданна человеческая самонадеянность.Взять хотя бы наше непонимание большинства обычных объектов и явлений - изъян,который делается еще более ощутимым при каждой попытке его исправить.Неразвитые и ленивые умы путают обыденную осведомленность со знанием иполагают, что им известна природа вещей, коль скоро они видят их внешние формыи знают их назначение. Мыслитель же, не удовлетворяющийся объяснениемсуществующего сверхъестественными силами, изводит себя бесплодным любопытством,и чем больше он пытается проникнуть в суть вещей, тем яснее осознает всю безднусвоего непонимания.

Я полностью отдаю себе отчет в том, сколь опрометчива попытка написатькнигу о конструкциях на элементарном уровне. Только изгнав математику предмета,начинаешь сознавать, как трудно описать суть тех понятий, на которых онстроится, - понятий, которые часто называют элементарными, хотя, я полагаю,на самом деле считают их основными, или фундаментальными. Порой читательможет не обнаружить в книге каких-то важных, на его взгляд, сведений илистолкнуться с излишними упрощениями; иногда это сделано намеренно, а иногдаможет оказаться следствием моего невежества и недостаточного пониманияпредмета.

Хотя настоящая книга в какой-то мере является продолжением моей книги"Почему мы не проваливаемся сквозь пол", ее можно читать и совершенно независимоот последней. В связи с этим в начальных главах были неизбежны некоторыеповторения.

Я считаю своим долгом поблагодарить всех тех, кто помог мне при работенад книгой ценными сведениями и советами или участием в горячих дискуссиях,которые не могли не способствовать ее написанию. Из ныне здравствующихмне великодушно помогали коллеги по Редингскому университету, особеннопроф. В.Б. Биггс (он строитель по специальности); д-р Р. Чаплин, д-рДж. Еронимидис, д-р Ю. Винсент и д-р Г. Блют. Профессор философии А. Флудал мне полезные советы относительно содержания последней главы. Я благодарентакже Дж. Бартлету, консультанту-нейрохирургу Брукской больницы. ПрофессорТ. Хьюджес из Вестиндского университета помог мне в целом ряде вопросов,в том числе в вопросе, касающемся ракет. В трудную минуту поддержкой мнебыла мой секретарь г-жа Джейн Коллинз. Г-жа Нетеркот из журнала "Вог" любезнопомогла в вопросах кройки и шитья. Неизменно благожелательными и… терпеливымико мне были Дж. Лич и другие сотрудники издательства "Пингвин".

Очень многим я обязан покойному д-ру Марку Прайеру (Тринити-колледж,Кембриджский университет), с которым на протяжении почти тридцати летя обсуждал вопросы биомеханики. В заключение же по причинам, надо думать,вполне очевидным, я должен смиренно поклониться Геродоту, гражданину древнегоГаликарнаса.

Дж. Гордон.

Мы выражаем глубокую признательность за любезное разрешение цитировать многимавторам и издательствам "Панч пабликейшнз лимитед" (Дуглас - "Английскаяпоэма), "Уильям Блэквуд лимитед" (В. Мартин- "Моряк из южных морей"), "Э.П. Уотт энд сан" (Р. Киплинг - "Хлеб, отпущенный по водам"), а также праводержательнице, ныне покойной, г-же Бэмбридж ииздательству "Макмиллан компани" (Лондон и Бейзингсток). Кроме того, мыблагодарим г-на X.Л. Кокса, который позволил воспользоваться его книгой"Проектирование конструкций минимального веса", и издательства "Оксфордюниверсити пресс" и "Кембридж юниверсити пресс", любезно разрешившие привестивыдержки из Новой английской библии (2-е изд. (c) 1970).

Мы глубоко благодарны также всем лицам и организациям, которые предоставилииллюстрации и позволили воспроизвести их, в том числе: д-ру Р. Чаплину,д-ру Дж. Винсенту, проф. А. Хорриджу, Институту гражданскихинженеров, фирме "Бритиш стил корпорейшн", Музею военного корабля "Виктория",г-же Нетеркот и журналу "Вог", фирме "Фейри компани лимитед", Лондонскомунаучному музею, фирме "Г.Л. Уотсон энд компани лимитед".

Мы приносим свои извинения тем, кого случайно здесь не упомянули.