Джон Флитвуд Бейкер, барон Бейкер , OBE FRS (19 марта 1901 г. – 9 сентября 1985 г.) был британским ученым и инженером-строителем. [2] [3] [4]
Бейкер родился в Лискарде , Чешир, сын Дж. У. Бейкера и Эмили Флитвуд. Он получил образование в Rossall School и Clare College, Cambridge , и женился на Фионе Мэри Макалистер Уокер в 1928 году.
После окончания университета Бейкер работал в Министерстве авиации над проблемами конструкции дирижаблей . В 28 лет, в 1929 году, он заболел туберкулезом. После выздоровления он стал техническим офицером в Исследовательском комитете по конструкционной стали, который исследовал, почему измеренные напряжения в конструкционной стали мало напоминали теоретические. За время своей работы на этой должности он разработал пластическую теорию проектирования, революционный метод проектирования стальных конструкций, который дает нижнюю границу разрушающей нагрузки и, следовательно, всегда безопасен. До тех пор все проектирование стальных конструкций основывалось на упругой теории проектирования. В 1932 году за эту работу он был награжден Золотой медалью Телфорда Института инженеров-строителей . [5]
В 1933 году Бейкер стал профессором инженерии в Бристольском университете , после чего он был научным консультантом в отделе проектирования и развития Министерства внутренней безопасности с 1939 по 1943 год. В это время он создал крытое убежище Моррисона , используя свою пластическую теорию структурного анализа. Бейкер был назначен офицером Ордена Британской империи (OBE) в 1941 году в честь Дня рождения . [6]
С 1943 по 1968 год он был профессором механических наук и заведующим кафедрой инженерного факультета Кембриджского университета . За это время факультет увеличился более чем втрое, с 24 преподавателей до 111. Он использовал конструкцию железнодорожного моста Форт в качестве основы для объяснения теории проектирования конструкций своим студентам. Во время его работы в Кембридже теория пластичности была использована для проектирования нового здания Бейкера факультета, что сделало его первым зданием в мире, спроектированным этим методом.
В 1956 году Бейкер был избран членом Королевского общества и награжден его Королевской медалью в 1970 году. [1] В 1961 году в честь Дня рождения он получил рыцарское звание , [7] получив эту честь, врученную ему Ее Величеством Королевой 5 июля 1961 года. [8]
В 1963 году он стал почетным выпускником Эдинбургского университета , получив степень доктора наук. 1 февраля 1977 года он был назначен пожизненным пэром как барон Бейкер из Уиндраша в графстве Глостершир. [9]
Сталь может вести себя либо упруго, либо пластично. Упругая деформация обратима, и при снятии нагрузки материал вернется к своей первоначальной форме, положению и распределению напряжений. Пластическая деформация необратима, и при снятии нагрузки материал примет другую форму, положение и распределение напряжений, чем те, которые он имел изначально.
Теория пластичности основана на пластичном поведении и вычисляет нижнюю границу нагрузки, которую может выдержать конструкция (нагрузка, при которой она разрушается, не будет ниже расчетной). Это позволяет проектировать конструкцию так, чтобы она всегда могла выдерживать выбранную величину нагрузки, даже если точный способ ее выдержки неизвестен.
Теория упругости зависит от предположения о том, как работает конструкция, и каким нагрузкам она будет подвергаться, и проектирования ее для выдерживания этих нагрузок предполагаемым образом. Это гарантирует безопасность, если конструкция хорошо изучена, но может быть небезопасно, если конструкция выдерживает нагрузки другим образом. Таким образом, она дает верхнюю границу нагрузки разрушения (нагрузка, при которой она разрушается, не будет выше расчетной). Упругая конструкция чувствительна к деформации конструкции и работает только для небольших прогибов.
В 1950-х годах Бейкер и В. Прагер из Университета Брауна опубликовали двухтомный отчет об истории стальных конструкций, в котором пластическая теория была неотъемлемой частью. К 1960-м годам ее преподавали в рамках курса бакалавриата по инженерии в Кембриджском университете , и Бейкер представил лекцию для студентов о принципах проектирования убежища Моррисона в качестве интересного введения в свою теорию пластического проектирования конструкций; в 1968 году эту лекцию посетил принц Чарльз , и ее можно резюмировать следующим образом:
Было непрактично производить конструкцию для массового производства, которая могла бы выдержать прямое попадание, и поэтому это был вопрос выбора подходящей цели конструкции, которая спасла бы жизни во многих случаях повреждения бомбами домов. Осмотр бомбами зданий показал, что во многих случаях одна торцевая стена дома была засосана или вырвана близлежащим взрывом, а пол первого этажа поворачивался вокруг своего другого конца (поддерживаемого в значительной степени неповрежденной стеной) и убивал жителей. Поэтому убежище Моррисона было спроектировано так, чтобы выдерживать падение верхнего этажа типичного двухэтажного дома, подвергающегося частичному обрушению. Убежище было спроектировано так, чтобы поглощать эту энергию за счет пластической деформации, поскольку она может поглощать на два или три порядка больше энергии, чем упругая деформация. [10] Его конструкция позволяла семье спать под убежищем ночью или во время налетов, а днем использовать его в качестве обеденного стола, что делало его практичным предметом в доме. [11]
.