23结构的强度与稳定性

结构的强度与稳定性旧知识回顾•1、荷载的含义及分类指的是使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素。按时间变化分为：恒载、活载。•2、梁结构常规梁、悬臂梁、垂直梁。•3、拱结构中间高，两边低，承弧形，承受压力能力强。结构的强度•小实验：纸条拉断•从上面表格的数据中，你领悟到了什么？纸条数目越多，越难被拉断。受力截面积大，承受能力越强。数据记录纸条数拉断难易程度1非常容易2容易4较难8很难或拉不断一、应力与强度•外力：外力是使结构发生形变作用的力。•内力：内力，就是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。•强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。弯曲力内力左拉力右拉力内力内力右压力左压力内力内力图2:内力抵抗压力示意图图1:内力抵抗拉力示意图图3:内力抵抗弯曲力示意图示意图应力与强度1、应力：作用在单位面积上的内力。公式：公式中，N为内力，S为构件截面积。应力σ的计量单位为N/mm2或N/cm2•对应内力最大值，应力也有一个最大值，称为容许应力。•结构受到的应力大于容许应力时，就会被破坏。应力与强度的关系•强度可用应力来衡量。•同一截面积，容许应力越大，强度越大。算一算例题1:已知结构的容许应力为50N/cm2,截面积为4cm2，冲击产生的外力为180N，请问结构会被破坏吗？解法1:180/4＝45N/cm2，小于容许应力,所以结构不会被破坏解法2:4x50N/cm2＝200N，外力小于内力的最大值，所以结构不会被破坏。想一想•①图中的花杆支柱，最薄弱的地方是b处，原因是此处截面小，材料承受应力大。•②如果置于上板面的荷载超过杆件的承受能力，杆件会发生变形为锻炼。③同形状，同尺寸的花展架，为什么铁质的比木质的更能承载?答：因为铁质的容许应力比木质的容许应力大。影响结构强度的因素•1、结构的形状：构成的形状改变，强度就会改变。影响结构强度的因素•2、结构的材料•材料不同，容许应力不同。影响结构的因素•3、材料之间连接方式：•不同的连接方式，受力传递方式和效果不同。人体脊柱榫接焊接连接方式1•1、一体式•2、挤压式•3、插接式连接方式2•1、铰连接:被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。•2、刚连接：既不能相对移动，也不能相对转动。结构的稳定性•一个物体结构强大，说明它抵抗破坏的能力强，那么大家现在来判断：上面例子哪些能说明结构强度大？结论•这些物体在受外力作用时，原有的平衡状态被打破•但是这种现象不是物体本身结构强度的问题，而是物体结构稳定不稳定的问题。•下面我们就一起来研究结构的另一个重要性质------结构的稳定性。•1、什么叫稳定？例：生活稳定学习稳定情绪稳定物价稳定•在一定时间里没有太大的变化，保持一种平衡状态。•这种平衡状态并不是指状态绝对不变，而是受到干扰后，允许状态有所波动。•但干扰消失后，能重新返回到原来的平衡状态。•结构的稳定性结构在荷载的作用下，维持其原有平衡状态的能力。•结构具有阻碍翻倒或移动的特性。结构在什么情况下才能稳定？•实验1：请同学们拿出笔，用两根手指支撑笔，使笔保持平衡稳定•实验结果：当笔的重心在两根手指的支撑范围内时，笔能够保持平衡和稳定。•实验结论：对于一个结构而言，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。影响结构的因素•实验2：水瓶倾倒•半瓶水与一瓶水，哪个更容易倾倒？•实验结果：半瓶水•实验结论：重心的高低影响结构的稳定性•思考：生活中哪些结构采用降低重心的方法来提高其稳定性？•实验3：啤酒瓶正立和倒立两种状态下，我们对其施加相同的力，哪一种状态物体更稳定？•实验结果：瓶底朝下•实验结论：结构的稳定性与接触面与地面形成的支撑面有关•试一试：•生活中有哪些结构采用加大支撑面的方法来提高其稳定性？•思考：临时摆放的屏风为什么摆成Z字型，而不摆成一字型？•结论：结构的形状影响结构的稳定性。•分析不同垒法的墙，当施加同样的力时，哪种垒法的墙不容易推倒？•思考：不稳定的结构就一定没有用么？•1、倒置的啤酒瓶预测地震？•2、跨栏、跳高的标杆？巩固测验•1、我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三角结构的，从这种现象中我们看出以下哪个因素（）影响着结构强度？A、材料B、形状C、构件D、连接方式•2、以如下方式放置的并注入不同数量水的，稳定性最差的是：（）巩固测验•3、如图一张圆桌，不能使它更加稳固的方法是：A、使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材做桌面B、使用较重的大理石做桌面C、如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式D、增大桌子底部的支撑面积巩固测验•4、如图所示是某厂家生产的塑料板凳，很多客户反映凳脚强度不足，容易变形或断裂。针对这个问题，请根据所学的结构方面知识，就提高凳脚强度给厂家提三点合理的建议。课堂小结•1、结构的稳定性：结构在荷载的作用下，维持原有的平衡状态的能力（结构具有阻碍翻倒或移动的特性）•2、结构在什么情况下才能稳定？结构重心所在点的垂线落在结构底面的范围内•3、影响结构稳定的因素：重心位置的高低结构与地面接触所形成的支撑面的大小结构的形状