[科普中国]-张力-压力杆

张力-压力杆，即张拉整体（Tensegrity）是一种基于在连续张力网络内部应用受压构建的结构原理。其中，受压构件之间并不接触，而预先张拉的构件构成了空间外形。

“张拉整体”一词由巴克敏斯特·富勒在20世纪60年代创造，用以描述“张拉整体式结构”。

简介张力-压力杆，即张拉整体（Tensegrity）是一种基于在连续张力网络内部应用受压构建的结构原理。其中，受压构件之间并不接触，而预先张拉的构件构成了空间外形。

“张拉整体”一词由巴克敏斯特·富勒在20世纪60年代创造，用以描述“张拉整体式结构”。1

概念张拉整体可以由以下几种设计准则组合设计而成:

受力构件仅受到轴力（纯拉、压)，即结构仅在受压杆屈曲或者受拉索屈服后失效。

预应力（受拉）使得索构件刚度增大。

结构稳定性：在结构应力增大的情况下，能使得构件保持原有的受压受拉状态。

基于上述设计准则，结构构件不会受弯。这种受力的高效性使得结构相对于其质量和构件截面面积而言刚度极大。 其概念设计作品可见右图——1951的Skylon。共计6根索，塔柱的两端各3根，构成了这个结构。下方的3根索“定义”了结构的位置，而余下的三根则让结构保持竖直。1

挫曲挫曲（buckling）也称为屈曲，是一种不稳定的现象，是指细长件在受到压缩力时，因细长件弯曲变形而造成的结构失效。

理论上，挫曲是因为力学平衡方程式的解出现分岔（解的本质发生改变）所造成的。在受力增加到一定程度之后，物体会出现二种平衡状态，一种是纯压缩力，另一个是有侧向偏移变形的平衡状态。

挫曲的特点是在结构件中，边缘承受压缩应力的元件突然断裂，而元件失效时的压应力小于材料可以承受的终极抗压应力。挫曲的数学分析一般会设法加入方向也是轴向，但和轴有一段位移（偏心）的压应力，以产生原来理想施力时不会受现的二次弯矩。

当在一元件（例如杆件）上的压缩负荷增加，多半最后负荷会大到使元件变形不稳定。若负荷继续加大，会造成明显，甚至无法预测的变形，可能让元件完全无法承受负荷。若变形还不是灾难性的，元件仍会继续承受负载。若挫曲的元件是结构件（例如大楼）中的一部分，会由其他的元件来分担已挫曲元件原来要承受的负载。1

屈服屈服点强度，即屈服强度，屈服应力，或称**强韧度，**在机械与材料科学的定义是有延展性的材料受力在弹性限以上时产生应力应变比值反复变化的情形，再稍微增加受力后就会产生破断的应力值。当一材料受力时，其应力应变比值呈直线状态之最高应力值称为弹性限，弹性限以下，材料之变形属于弹性变形，在负载卸除之后，材料会回复到原来的形状；若受力持续加大，应力值增加而超过屈服点强度，则此时材料会产生塑性变形，当负载卸除后，材料将无法回复到原来的形状，呈现永久变形。

材料的屈服强度，即屈服强度，在机械结构的设计、制造上是相当重要的指标，在设计上来说，屈服强度被当作是一个受力大小的极限，用来判断结构的破坏与否；在制造上，屈服强度可用来作为工件成形的控制，像是锻造、滚轧、抽拉和挤制等成形。2

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学