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第二章 结构及其设计
任务一 常见结构的认识
结构是指事物的各个组成部分之间有序搭配和排列。
什么是结构
自然界中的结构
织
布
鸟
巢
穴
蚁
巢
马
蜂
蜂
巢
长
尾
缝
叶
莺
巢
穴
技术领域中的结构
结构功能的实现
功能是人们需求的体现
自行车的结构与功能
山地车能够“翻山越岭”，适合多种路面。这是由于它采用了结实的车架和避震结构，所以能经受住颠簸。此外，调整合适的挡位也使人骑起来很省力。
折叠自行车具有可折叠的结构，因而携带方便。它被许多旅行者作为必备的辅助车辆放在汽车后备箱里，以应对禁行、停车场太远等问题。
儿童自行车车身要求轻便小巧，符合儿童的身体结构特征，更重要的是能使车处于平稳的状态。有些童车在后轮两侧各加上一个小车轮，车在向左倾或向右倾时，前轮、后轮与侧轮接触地面，从而不易翻倒。
山地自行车
儿童自行车
折叠自行车
功能的实现，需要相应的结构来保证
需求：
方便携带，节省空间， 多功能。
实现方式：可折叠
需求：
方便运输、储存
实现方式：易组装，易拆卸
需求：
方便携带，节省空间
实现方式：可伸缩
结构的类型
1.实体结构
结构体本身是实心的结构，如实心墙、大坝等。
结构的类型
2.框架结构
结构体由细长的构件组成的结构，支撑空间而不充满空间。如铁架塔、建筑用脚手架等。
结构的类型
3.壳体结构
通常指的是层状的结构，其几何特征是厚度比长度和宽度小得多。如头盔、飞机外壳等。
结构的类型
4.组合结构
由两种或两种以上的基本结构组合而成的。如悉尼歌剧院、注塑椅子等。
辨一辨
认识结构的受力
请同学们准备一张纸巾，折叠成条状，将纸条看成是组成结构的构件，两手抓住纸条两端，按照下图操作，观察纸条产生怎样的变形。
构件的受力和变形的形式：
受拉
受压
受剪切
受弯曲
受扭转
认识结构的受力
受拉
受压
受弯曲
受剪切
受扭转
受力和变形形式
受力特点
构件承受两个作用线相距很近、大小相等、方向相反的力
在通过构件轴线的平面内，承受垂直于构件轴线的外力或外力偶的作用
构件两端受到两个在垂直于轴线平面内的力偶作用，两力偶大小相等，转向相反
构件两端承受沿轴线方向的压力
构件两端承受沿轴线方向的拉力
具体案例
分析吊篮的受力
如图所示是一种压紧装置示意图，在力F作用下，加力杆通过连杆带动压杆将物体压紧。支撑杆1、支撑杆2、销轴的主要受力形式是？
支撑杆1受拉、支撑杆2受压、销轴受剪切
第二章 结构及其设计
任务二 稳固结构探析
复习
5种受力形式 概念
拉力 物体所承受的拉拽力
压力 挤压物体的力
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力
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
弯曲力 作用于物体，使它产生弯曲的力
复习
实体结构 框架结构 壳体结构 组合结构
一 结构的稳定性探析
二 结构的强度探析
任务二 稳固结构探析
结构的稳定性探析
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。
影响结构稳定的因素有哪些？
小实验——跟我比动作
想一想，如让书本立起来？
支撑面越大越稳定？
接触面越大越稳定？
接触面 ≠ 支撑面
结论一
支撑面积的大小
结构与地面接触所形成的支撑面越大，结构稳定越稳定。
小实验——不倒翁的稳定性
不倒翁不倒的原因：重心很低，在它的纵向长度的一半以下
结论二：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。
小实验——如何让易拉罐立起来
重心的位置：重心的垂线落在结构的支撑面内，结构就是稳定的，不会倾倒。
结构重心
支撑面大小
降低
增大
改变
结构的强度探析
办公桌的脚架采用了铝合金材料一体成型，其脚架内部设计成网格，这是为什么呢？
结构强度指结构具有抵抗被外力破坏的能力
到底桥牢不牢固？
将结构的强度量化
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。
A ——受力面积 σ——应力
2、应力σ （单位横截面积所受的内力）
σ =
F
A
F外
F外
F内
F内＝F外
以下分别为塑料杯、玻璃杯、不锈钢杯，哪一种最不易被摔破？
结论一：结构的材料影响结构的强度
小实验：纸桥梁实验
合理的结构外形能够大大增加结构的牢固程度
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。
结论三：结构的连接方式
合页连接
松铆连接
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，具体有焊接、胶接、榫接等。
结论三：结构的连接方式
飞檐
斗拱
欣赏经典结构的案例
技术角度
1.功能
飞檐向外和向上伸翘起的屋角，使十分庞大、高耸的屋顶显得格外生动而轻巧，扩大了采光面，有利于排泄雨水。
2.结构设计
挑出的飞檐由斗拱承托，形成直线和曲线的巧妙组合。
3.技术施工
纯木结构，飞檐、斗拱及整个建筑没有用一钉一铆，仅靠木制的构件彼此接连。

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