常见结构的认识1

回顾篇技术与设计Ⅰ技术与设计Ⅰ第一章走进技术世界技术的价值技术的性质技术的未来第二章技术世界中的设计技术与设计的关系设计中的人机关系技术试验及其方法第三章设计过程、原则及评价设计的一般过程设计的一般原则设计的评价第四章发现与明确问题发现问题明确问题第五章方案的构思及其方法方案的构思方法常用的创造技法（选学）技术与设计Ⅰ第六章设计图样的绘制设计表现图常见的技术图样计算机辅助制图（选学）第七章模型或原型的制作模型工艺制作模型第八章设计图样的绘制产品说明书及其编写技术产品的使用、维护和保养展望篇技术与设计Ⅱ技术与设计Ⅱ第一单元结构与设计第四单元控制与设计第三单元系统与设计第二单元流程与设计常见结构的认识闭环控制系统的干扰与反馈控制系统的设计与实施控制系统的工作过程与方式控制的手段与应用系统的结构系统的分析系统的设计经典结构的欣赏生活和生产的流程流程的设计流程的优化稳固结构的探析简单结构的设计思考请观察下面两种砖头堆法哪一种会垒的更高，并谈谈其缘由。1、无处不在的结构结构Structure是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。世界上任何事物都存在着结构，结构多种多样决定着事物存在的性质。注:1、结构普遍存在于自然界的物体中；（蜘蛛网）2、它存在技术领域中。（输电铁塔）3、它也存在社会领域中。（企业人员结构）回忆……使用最少的材料制作尽可能宽敞的空间，不会产生空隙这种六角形所排列而成的结构叫做蜂窝结构。因这种结构非常坚固，故被应用于飞机的羽翼以及人造卫星的机壁。无处不在的结构苍蝇的复眼:有更高的分辨速度240帧/秒人约24帧/秒判断目标速度的能力蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，能看清几乎360。范围内的物体。在蝇眼的启示下，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机，在军事、医学、航空、航天上被广泛应用蜘蛛网案例分析•苍耳子与尼龙搭扣•鸟与飞机•鹰眼与导弹跟踪系统【思考】1、为什么要研究结构？2、生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？3、我们人类好多地方不如动物,不能象鸟一样在空中自由飞翔,不能象鱼一样在水中欢快游荡,奔跑速度不如狗，打斗力气不如虎。人类凭什么能成为动物界的统治者呢?凭大脑,凭学习,人类把几千年知识在几年十几年中继承过来并在原来的基础上进行创新，现在进入知识经济时代，人类知识总量几年就要翻一番。这些形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。通过对自然界中结构的分析和研究，人们将其成果应用到技术领域，更好地服务于人类。锯子潜水艇羊毛衣羽绒服沙鱼皮泳衣国家体育场（鸟巢）等技术领域的结构这款插座由两个部分组成，提供一个双眼插口以及一个三眼插口，独特的180度旋转设计使其能够适应任何角度，你可以根据不同的插头需求调整角度。IDEA工业设计奖的入围作品美国IDEA（IndustrialDesignExcellenceAward）工业设计奖一直是工业设计标准的翘首与最高荣誉之一线型插座这款插座的外形看上去就是一根电线，只是这条电线上增加了许多插孔。这样，不仅可以有效的将插座间隔开来，而且能够提供更高的自由度。最重要的是，这个创意真的很独特。卓越的结构是设计者的追求仔细观察两个扳手构造上的差异•技术领域吉隆坡双子星大厦，高88层，是马来西亚的骄傲。高451.9米比萨斜塔•社会领域抽象的结构如文学类的小说、诗词等，人员结构、计算机方面的数据结构等……马上行动P4请例举给你印象较深的有关结构的事例。自然界：技术领域：社会领域：1900年，连接加拿大Winnipeg市和Moncton市的魁北克大桥开始修建，这座桥横跨圣劳伦斯河，是加拿大国家横贯大陆铁路的一部分，然而就在这座桥即将竣工之际，悲剧发生了。1907年8月29日下午5点32分，即将建成的大桥突然倒塌，当场造成了至少75人死亡，多人受伤。事故调查显示，这起悲剧是由工程师在设计中一个小的计算失误造成的。1913年，这座大桥的建设重新开始，然而不幸的是悲剧于1916年9月再次发生。，1917年，在经历了两次惨痛的悲剧后，魁北克大桥终于竣工通车，这座桥至今仍然是世界上最长的悬臂跨度大桥。1922年，在魁北克大桥竣工不久，加拿大的七大工程学院一起出钱将建桥过程中倒塌的残骸全部买下，并决定把这些亲临过事故的这些钢材打造成一枚枚戒指，发给每年从工程系毕业的学生。然而由于当时技术的限制，桥梁残骸的钢材无法被打造戒指。于是这些学院只好用其它钢材代替。不过为了体现是代表桥坍塌的残骸，戒指被设计成被扭曲的钢条形状，用来纪念这起事故和在事故中被夺去的生命。于是，这一枚枚戒指就成为了后来在工程界闻名的工程师之戒(IronRing)。这枚戒指要戴在小拇指上，作为对每个工程师的一种警示。魁北克大桥思考请问魁北克大桥的案例给了我们什么启示？若你是大桥设计师，你会怎么做才能确保大桥的安全。答：结构设计要具有高度的责任感，一点小小的失误都可能造成很大的事故。所以不管怎样都要进行技术试验。技术试验是为了某种目的所进行的尝试检验，优化等探索性的实践活动。技术试验不仅是对技术成功与否的验证，更是发现问题，探索规律，优化技术的关键。通过技术试验，可以使设计得以改进和完善，将设计和风险降到最低；按目的不同进行分类，性能试验，优化试验，预测试验和信息试验；材料中的桥，如果性能测试过关的话，就不可能会发生这样的惨剧。设计一味求新，不是不好，但更重要的是实用和安全；二、结构与力是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。1、基本概念当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变,产生一种抵抗的力。从力学角度来说，结构内力：作用在单位面积上的内力。•应力有一个最大值，称为容许应力。对应最大内力。•当外力大于内力的最大值，或者结构受到的应力大于容许应力时，结构就会被破坏。应力：•如何判断外力能否破坏结构•1、假设内力等于外力，计算出应力，与容许应力比较，如果大于容许应力，结构会被破坏。•2、由容许应力计算出最大内力，如果外力比最大内力还要大，则结构会被破坏。•已知结构的容许应力为50N/cm2，截面积为4cm2，外力冲击产生的内力为180N，请问结构会被破坏吗？（解法1）180/4＝45N/cm2，小于容许应力，所以不会被破坏（解法2）4*50N/cm2＝200N，外力小于内力的最大值，所以不会被破坏。一根筷子和一把筷子的故事•古代有几兄弟经常打架，父亲就给他们现身说法：一根筷子容易被人折断，两根筷子还是容易折断，三根筷子有点难……十根筷子就折不断了。从此，几兄弟便团结起来。•试解释，为何一根筷子容易断，多根筷子不易断？•答：一根筷子的截面积小，所受应力就大；多根筷子一起，截面积变大了，所受应力就小了2、一根筷子在粗细不一，在折断时那里受的应力最大答：最细处，此处截面积最小，则所受应力最大。3、为什么铁质的筷子比木质的筷子不容易折断答：铁质的容许应力比木质的容许应力大。•假设花杆支柱最粗处的直径为3cm，最细处的直径为最粗处的一半，外力冲击所产生的内力为30N，试计算支柱上的最大应力为多少？解：最细处的截面积最小，所受的应力最大，最容易被破坏，是整个支柱最薄弱的地方，所以支柱所能承受的最大应力取决于最细处的应力。δ＝30/（3.14*0.75*0.75）=16.98N/cm2•物理学与通用技术研究力的角度不同,物理学往往研究外力,把物体当质点,哪怕是地球,在研究它绕太阳转动时,仍把它当作质点。•而技术学则关注一个物体内部受力情况。通过以上例子可以得出：结构可以抵抗来自外界的作用力，那结构一般会受到哪一些力？赶紧来学学以下五种力吧······拉力：物体所承受的拉拽力。拔河！拉拉面、拉油条、拉拉力器压力：挤压物体的力。趁热打铁！压订书机、桥墩受到压力、压路机压路剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行的力。修理草坪！剪刀剪纸、钢丝钳钳钢丝弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力钓鱼！使用弓、使用臂力器、撑杆跳高扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。拧干衣服！拧瓶盖拧麻花条1.拉力2.压力3.剪切力4.扭转力5.弯曲力连线，把左右对应的项目连接起来：A.作用于物体，使它产生弯曲的力B.两个矩离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行力C.挤压物体的力D.物体所承受的拉力E.反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力1、日常生活中，用指甲钳剪指甲时，指甲主要的受力形式是…………（）A、剪切力B、压力C、弯曲力D、扭转力B2、晾晒衣服时，通常的做法是在两根柱子之间系上一根软绳，如图所示。在本结构中，柱子主要受到（）。A.弯曲力和扭转力B.弯曲力和压力C.拉力和重力D.扭转力和压力B观察右图,说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。探究：答案：1、保持人在推磨过程时推杆始终在平行于地面的平面上运动；2、改变了人推磨时的用力方向；3、防止推杆弯曲变形。一个复杂的结构由许多不同的部分组成,这些组成部分通常称构件。例如自行车的车轮，它是由辐条（钢条）、轮胎、车圈、气门等构件组成的。当我们给自行车轮胎打气，气压过大时，它的内胎就会爆炸！为什么呢？下面我们来分析结构受到外力的情况：自行车轮的结构FSF是内力，Ｓ是受力面积，σ是应力，内力是结构受到外力，内部产生一种抵抗力，应力是构件的单位横截面上产生的内力，当应力达到某一极限时，结构就会遭到破坏。σ＝3、结构的类型1实体结构受力情况：力承受在物体的整个体积中，如大坝、实心墙、实体物2框架结构受力情况：空间框架体。如铁塔架，脚手架，建筑框架体。3壳体结构国家大剧院受力特点：外力作用在结构体的表面上，如建筑，汽车外壳，贝壳。请在括号内填写出结构的形式物体结构实体结构框架结构壳体结构组合结构受力特点栅栏圆形陶瓷装饰品冰山高层建筑的穹顶钢化玻璃锅盖竹排汽车外壳人的头盖骨古罗马斗兽场√√√√√√√√√▲▲▲▲▲练习：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的？汽车的安全气囊又是如何保护驾驭员的？参考：摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力……当汽车前端发生强烈碰撞时，安全气囊就会瞬间从汽车方向盘内弹出来，垫在方向盘与驾驭者之间，防止驾驭者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。除了驾驭员侧有安全气囊外，有些汽车前排也安装乘客用的安全气囊……知识迁移1、下列事物的结构是受自然界事物的结构启发而产生的是（）。A、篮球B、国家体育场（鸟巢）C、足球D、铅球B3．在奥运会体操比赛的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生（）变形。A、拉伸B、弯曲C、压缩D、断裂B知识迁移4、2008年北京奥运会举重运动员在举重过程中双臂主要承受什么力()A、拉力B、压力C、剪切力D、弯曲力知识迁移B6．我们所用的板凳属于（）结构。A、实心结构B、框架结构C、空心结构D、壳体结构B知识迁移8.分析下列物体的结构类型，判断哪个不属于壳体结构（）A、西瓜B、圆形陶瓷饰品C、贝类D、金字塔D知识迁移2、自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等，都属于壳体结构。它们遵循着适者生存的法则，经过漫长的岁月的演变，选择了最合理的外形。它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能。这一事实，给我们带来了发明创造的宝贵灵感！１、为什么它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能？（用力学知识解释）２、人们运用仿生学，制造了许多壳体结构的物品请举几例？这种结构受到外力冲击时，外力将由弧面整体分担承受，抵抗变形。头盔、安全帽、台球、灯泡等。本课小结广义上结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列(1)、自然界(2)、技术领域(3)、社会领域2、从力学角度来说,结构是指可承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。公式：1、结构的涵义a：σ=F/s构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力3、结构的三种基本类型：b实体结