搜索
稳固结构的探究技术与设计2各种各样的结构埃菲尔铁塔技术与设计22019年8月7日甘肃舟曲县发生灾难性泥石流技术与设计2不堪重负的拖拉机在转弯处翻到2、意义：结构的重要性质之一。如果一个结构不能有效的抵御常见的外力的作用，那么该结构是很难承受负载而保持原有的平衡状态，最终导致结构遭受破坏。34一、结构的稳定性：1、定义：结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。56二、奇特结构欣赏：不倒翁是一种形状像人而在造形和重量上制成一经触动就摇摆然后恢复直立状态的玩具，具有很强的稳定性。它是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼，从1174年始建1350年竣工，经历了176年。但由于塔身过重，地质松软，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南倾斜，但至今仍然斜而不倒。78910三、探究试验：1、探究活动一：金属构件和塑料构件的组合体结论1：重心位置的高低对结构的稳定性有影响重心2、探究活动二：人字梯的使用结论2：结构的形状影响结构的稳定性鸟巢外观结构图：钢性大桥的结构性状3、探究活动三：桌子的稳定性一组试验结论3：结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性提示：注意接触面与支撑面的区分。结构的支撑面结构的接触面问题：你是如何理解支撑面和接触面的呢？请你说说图1~3中那个椅子最稳定？对支撑面而言，说说在图1~3中那个最大那个最小？图1图2图3返回为什么大坝的横截面总是建成梯形？大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。4、探究活动四：砝码位置与稳定性的关系结论4：对于一个结构而言，如果重心所在的垂线落在结构底面范围内，就是稳定的。结构稳定的基本条件重心所在点的垂线落在结构底面的范围内试验总结：影响结构稳定性的主要因素：一、结构的重心位置的高低（低稳）三、结构与接触面接触形成的支持面得大小（大稳）二、结构本身的形状（三角形）结构稳定性的基本条件：重心所在点的垂线落在结构底面的范围内分析不同垒法的墙的稳定性，当施加同样的力时，哪种垒法的墙不容易倾倒？你认为最好的垒法是什么？讨论与分析：我们在设计中尽可能的增加结构的稳定性，那么凡是不稳定的结构设计都应该放弃吗？1、倒置的啤酒瓶可以预报地震。2、在打水的桶口扣一重物，在井里能自动翻倒打水探究静止停放的自行车要有三个支撑点才能稳定，而不会倒下；但是，自行车在骑起来时，却只有两个支撑点，为什么却不会倒下？生活中有这样的情况，人坐在一只小板凳上，用力摇几下，板凳就坏了，人也摔倒在地上。人踩在窗户的防盗网上擦玻璃，防盗网合金条的焊接处断裂，险些酿成大祸。•什么是结构的强度？结构的强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。抗压强度、抗拉强度、抗弯强度……强度与稳定性的联系与区别：稳定性是研究物体的保持平衡状态的能力，强度是研究不被外力破坏的能力。•应力和强度的关系：用应力来衡量强度•应力是构件的单位横截面上所产生的内力。•当应力达到某一极限值时,结构就会遭到破坏。F——内力，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。S——受力面积σ——应力σ=F/s三角形形状三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定、所用材料最少。结构强度与什么因素有关？探究一：宽度厚度相同的纸条与钢条的抗弯或抗扭强度一样吗？结论1：结构的强度与材料有关。混泥土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力探究二不同截面形状的构件做成的梁的抗弯强度采用不同连接方式的构架的抗压强度探究活动探究三小实验：•测试用不同截面形状的构件做成的悬梁的强度在所有构件梁中，一字形的强度是最弱的；U形梁的强度最大；L形梁的强度介于中间。结构的形状：•外部形状：三角形、拱形等；•截面形状：工字形、十字形、长方形、L形、圆形、U形。不同形状的结构在生活中的应用蜂窝构造的应用塑性材料，防挤压、冲撞，做包装填充物。应用于高层建筑的外墙上，具有高强的抗挠曲能力，而且质轻，刚度大、板面平整度好，更具有良好的隔音、隔热、防震、防火作用，实为一种优良的节能环保建筑装饰材料工字形截面圆形截面：连接方式铰连接刚连接应用……•铰连接•刚连接（1）．对一个用4根小木条钉成的相片框,使它更牢固的做法是什么?（2）．在自行车各部件之间的连接中,三角架属于_________连接；刹车连杆之间属于_________连接；辐条与钢圈之间属于_______________连接。马上行动可用直角铁片固定在连接处的背面。刚连接；铰连接铰连接。（3）．比较左图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更好。左边的榫卯连接的强度最大，上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住，所以强度最大。中间的连接方式强度最小，钉子是从侧面钉进去的，中间的横梁不能承受较重物体的压力，所以强度最小。影响结构强度的几个主要因素结构的形状使用的材料构件之间的连接方式结构外部形状结构的构件截面形状铰连接刚连接实践活动实践活动实践活动茅草房框架的搭建流程立柱搭梁搭椽子搭檩条思考与讨论：为什么矿泉水瓶表面上有若干凸起的横向纹路，它的作用是什么?•结构与功能:结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的改变可能导致功能的变化。结构与功能：结构改变功能改变小结一、结构的稳定性影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面积的大小和结构的形状二、结构的强度影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材料与连接三、结构与功能•设计分析题：•1.高二（1）班李明同学在教室里布置了一些花草，他把直杆AB的一端固定在墙上将吊兰挂起来，如右图所示。（1）结构受力的五种基本形式有弯曲力、扭转力、压力、拉力和剪切力。请说出AB杆的主要受力形式。•答案：AB杆主要受力形式是弯曲力和拉力。（2）简述这个结构存在的缺陷。缺陷是：AB杆容易弯曲变形。（3）在不改变杆的固定点A和悬挂点B的前提下，你对这个结构有什么改进建议？请用一句话说明并在原图上直接标注。建议：要使横杆AB稳定，必须用绳CB或撑杆DB拉紧、固定或用绳CB和撑杆DB同时拉紧、固定。（见下图）ABCABDABDC方案1：方案2：方案3：例3．如图所示是某厂家生产的塑料凳，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。6分参考答案与评分标准：1、改变凳脚截面形状。（或将截面形状增加凹槽凸起）2、改变凳脚所用材料。（或采用强度更高的塑料）3、增加凳脚用料。（或提高凳脚的厚度）4、在相邻凳脚间增加横档。（或斜撑）