资源简介

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知识回顾
1. 结构的定义
2. 构件受力的五种基本形式？请举例说明。
3. 结构的分类？请举例说明。
第一章 结构及其设计
《技术与设计2》
一、常见结构的认识
二、稳固结构的探析
三、结构功能的实现
四、简单结构的设计
稳固结构的探析
02
一、探析结构的稳定性
二、探析结构的强度
一、探析结构的稳定性
日常生活中，时常会看到翻倒在地的物体，这是因为当物体受到外力作用时，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象。
一、探析结构的稳定性
它是结构的重要性质之一，如果一个物体的结构不能有效地抵御荷载的作用，那么该物体就很难承受荷载而保持原有的平衡状态。
想一想：结构的稳定性与什么因素有关？
——容不容易倒的问题
结构的稳定性：是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
想一想：
不倒翁为什么不倒？如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？
重心的高低影响结构的稳定性。
重心越低，稳定性越好；
重心越高，稳定性越差。
因素一：重心位置
想一想：
倒立和正立的两瓶矿泉水，哪一个的稳定性好
为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜的？
支撑面越大稳定性越好，
支撑面越小稳定性越差。
因素二：支撑面积的大小
注意：支撑面≠接触面。
接触面：是物体与地面接触形成的面。
支撑面：将物体放置在一个平面上，连接物体所有支撑点的平面就是支撑面。
比萨斜塔为什么不倒塌？
它从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。到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达4．8米。
意大利当局为了拯救斜塔，已向全世界广泛征求保护方案，同时在塔的北侧加压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆，向北牵拉固定。
接触面
结构重心的位置：结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，是则稳定，否则不稳定。
想一想：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，要起到防洪作用，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。
结构的形状不同，其稳定性也不同。三角形构成最稳定的几何结构。
想一想：
A字形梯子为什么载人时能够保持稳定？
如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？
拉杆
因素三：结构的形状
结构或构件的形状影响其稳定性
2. 影响结构稳定性的因素
稳定性
支撑面大小
结构的形状
重心位置
支撑面积越大，
结构越稳定
三角形最稳定，整体结构必须科学合理
重心越低，结构越稳定
重心的垂足落在结构的支撑面内，结构保持稳定。
想一想：如何提高结构的稳定性？
二、探析结构的强度
1. 结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
——容不容被破坏的问题
应力σ （构件单位横截面积所受的内力）：
σ =
Fn
A
应力是表示结构强度的重要指标。如应力达到一极限值时，结构就会遭到破坏。横截面积越大，应力越小，形变越小，危险性就越小。
解释：为什么拔河比赛时绳子都是多股扭绞在一起的
Fn为内力，单位牛（ N ）
A为受力面积，单位（㎡）
σ为应力，单位（ Pa ）
工程上常用兆帕（ MPa ） 1MPa=106Pa
增大了横截面积，减小了应力，防止断裂。
想一想：结构的强度与什么因素有关？
因素一：结构的形状（内、外）
① 结构内部——构件截面形状
结构的形状略有改变，结构的强度就会改变。
② 结构外部形状
框架结构中，三角形是最基本的形状之一，结实、不易变形、所用材料最少。
在长方形或六边形的框架中间加上支撑构件，构成三角形就可以大大增加其牢固程度。
想一想: 哪种水杯更结实，为什么
因素二：结构使用的材料
因素三：构件之间的连接方式
结构构件的连接：铰连接和刚连接
①铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，如合页、松螺栓、松铆等。
②刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，如焊接、胶接、榫接、铆接等。
课堂小结
稳固结构分析
稳定性
强度
结构形状
材料
连接方式
铰连接、刚连接
支撑面大小
重心
结构形状
重心位置高低、重心在支撑面内
三角形具有稳定性，且省材料
支撑面越大越稳定
1. 小明尝试设计一款可折叠餐桌，从结构强度和稳定性的角度分析，下列设计方案中最合理的是(　　 )
C
课堂小练
2. 小明构思了下列悬吊式抓取机构的方案，其中在力F作用下，不能将工件夹紧的是(　 　)
C
3．矿泉水瓶身上有干凸起的横向纹路，从影响结构强度的主要因素出发，这种设计主要考虑了（ ）A．结构的形状 B．结构的材料C．构件之间的连接方式 D．手与瓶子间的摩擦力
A
4. 如图所示的吊床，人躺上去以后，吊绳和弧形支架的受力形式各为（ ）
A．受拉、受压 B．受拉、受弯曲
C．受弯曲、受拉 D．受压、受拉
5. 如图所示为某件金属工艺品，所有部件之间采用焊接。从整体结构进行分析，以下说法不合理的是（ ）。
A．底部大垫圈设计，提高了工艺品的稳定性
B．各部件之间采用焊接，提高了工艺品强度
C．人的两腿分开，扩大了支撑面，提高了工艺品的稳定性
D．大提琴和人的整体重心点垂线落在垫圈内圆中，保持了结构稳定
B
C
思考题
1. 反思总结“结构及其设计”这一主题的学习过程，思考并完成下列任务：（1）解释“结构的稳定性及其影响因素”；（2）联系生活中的实例，简要说明“结构的稳定性"给自己的启示与帮助。
答：（1）结构的稳定性是指结构在外力作用下，维持原有平衡状态的能力，是结构最基本的特性。影响结构稳定性的主要因素有：重心高低、支撑面面积、结构形状。（2）“结构的稳定性”给我的启示与帮助是：利用影响结构稳定性的主要因素实现自我保护。例如，在发生电梯下坠的事故瞬间，我们可以迅速双脚分开（增大支撑面面积）、蹲下（降低重心）、双手抱头并将脸贴近膝盖（结构形状从1形改变为s形），提高自身稳定性，降低受伤的可能性。
谢 谢！

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