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1.1认识结构同步练习
一、选择题
下列关于结构的说法，正确的是（ ）
A. 结构是指事物的各组成部分之间的无序堆砌
B. 只有人工制造的物体才有结构
C. 结构是指事物的各组成部分之间的有序搭配和排列
D. 自然界中的物体不存在结构
从力学角度看，结构是指（ ）
A. 可承受一定力的物体形态，能抵抗引起形状和大小改变的力
B. 物体的外观形状
C. 物体的内部构造
D. 物体的组成成分
下列属于实体结构的是（ ）
A. 木屋 B. 汽车车身外壳 C. 桥墩 D. 悬索桥铁架
框架结构的受力特点是（ ）
A. 抗压能力强 、整体性好、抗拉性能相对较弱
B. 竖向和水平受力明确、受力灵活可变性
C. 曲面传力高效、抗压性能突出 、对边界条件敏感
D. 以上都不对
当构件受到大小相等、方向相反、作用线相距很近的两个外力作用时，会产生（ ）变形。
A. 拉伸 B. 挤压 C. 剪切 D. 弯曲
悉尼歌剧院的屋顶属于（ ）结构。
A. 实体 B. 框架 C. 壳体 D. 以上都不是
人们根据蜂巢的结构设计出蜂巢式建筑，这是运用了（ ）
A. 仿生学原理 B. 力学原理 C. 美学原理 D. 数学原理
下列结构中，最稳定的是（ ）
A. 三角形结构 B. 四边形结构 C. 五边形结构 D. 六边形结构
结构在承受外力作用时，抵抗破坏的能力称为（ ）
A. 稳定性 B. 强度 C. 刚度 D. 硬度
以下哪种结构常用于大跨度的建筑，如体育馆、展览馆等（ ）
A. 实体结构 B. 框架结构 C. 壳体结构 D. 混合结构
二、填空题
结构是指事物的各组成部分之间的______和排列。
从力学角度看，结构可以抵抗能引起______和大小改变的力。
实体结构的特点是______强 、整体性好、抗拉性能相对较弱。
构件受外力作用的五种变形形式分别是拉伸、弯曲、挤压、______和扭曲。
框架结构是由______通过一定方式连接而成的结构。
壳体结构通过______来传递力和承受荷载。
人们根据自然界中物体的结构设计出不同产品，这种方法叫做______。
结构的稳定性是指结构在______作用下，维持其原有平衡状态的能力。
三角形结构具有稳定性，在实际应用中，常通过增加______来提高结构的稳定性。
影响结构强度的因素有结构的形状、______和连接方式。
三、简答题
简述结构的分类，并各举一个例子。
分析实体结构、框架结构和壳体结构的受力特点。
什么是结构的稳定性？举例说明影响结构稳定性的因素有哪些？
解释构件受外力作用时的五种变形形式，并各举一个生活中的例子。
简述仿生学在结构设计中的应用，并举例说明。
四、拓展题
观察你身边的建筑或物品，分析它们分别采用了哪种结构类型，并说明理由。
设计一个简单的框架结构模型，要求能够承受一定重量的物体，画出设计草图，并说明设计思路和所采用的材料。
查阅资料，了解一些新型的结构材料，并分析它们对结构设计产生的影响。
答案
一、选择题
C
A
C
B
C
C
A
A
B
C
二、填空题
有序搭配
形状
抗压能力
剪切
构件
曲面
仿生设计
荷载
支撑结构
使用的材料
三、简答题
结构分为实体结构、框架结构和壳体结构。
实体结构：是指结构体本身是实心的结构，如大坝、桥墩等，其特点是抗压能力强、整体性好、抗拉性能相对较弱。
框架结构：是由构件通过一定方式连接而成的结构，如建筑中的钢筋混凝土框架、自行车车架等，其受力特点是竖向和水平受力明确、受力灵活可变性。
壳体结构：是一种空间受力结构，通过曲面来传递力和承受荷载，如安全帽、悉尼歌剧院的屋顶等，特点是曲面传力高效、抗压性能突出、对边界条件敏感 。
实体结构：主要承受压力，依靠自身的体积和质量来抵抗外力，整体性好，能承受较大压力，但抗拉能力相对较弱。
框架结构：由梁、柱等构件组成，竖向和水平方向的受力较为明确，各构件分工协作，受力灵活，可根据不同的设计需求进行调整和改变。
壳体结构：通过曲面将外力分散传递，抗压性能好，能够以较小的材料用量承受较大的荷载，对边界条件要求较高 。
结构的稳定性：是指结构在荷载作用下，维持其原有平衡状态的能力。影响结构稳定性的因素有：
重心位置：重心越低，结构越稳定，如不倒翁，重心低，所以不易倾倒。
支撑面大小：支撑面越大，结构越稳定，如落地扇，底盘大，支撑面大，站立更稳。
结构形状：三角形结构具有稳定性，如自行车的车架采用三角形结构，更加稳固。
拉伸：构件受到大小相等、方向相反、作用线与构件轴线重合的一对力的作用，使构件产生沿轴线方向的伸长变形，如拉伸弹簧。
弯曲：构件受到垂直于轴线的横向力或力偶作用，使构件轴线由直线变为曲线，如跳水运动员站在跳板上，跳板发生弯曲。
挤压：两个构件相互接触并传递压力，使接触表面产生局部受压变形，如钉钉子时，钉子与木板接触处受到挤压。
剪切：构件受到大小相等、方向相反、作用线相距很近的两个外力作用，使构件沿两力作用线之间的截面发生相对错动，如剪刀剪纸。
扭曲：构件受到一对大小相等、转向相反、作用面垂直于构件轴线的力偶作用，使构件的横截面绕轴线发生相对转动，如拧毛巾时，毛巾发生扭曲。
仿生学在结构设计中的应用是指模仿自然界中生物的结构和功能，来设计和制造人工产品。例如，模仿鸟类的骨骼结构设计飞机的机翼，鸟类骨骼中空且强度高，飞机机翼采用类似的结构，在保证强度的同时减轻重量；模仿荷叶的表面结构设计自清洁材料，荷叶表面的微纳米结构使其具有超疏水特性，水珠在上面滚动时能带走灰尘，从而实现自清洁功能 。
四、拓展题
示例：教室的桌椅，椅子采用框架结构，由椅腿、椅面和椅背的框架组成，便于移动和支撑人体重量；书桌桌面是实体结构，能承受书本、文具等物品的放置压力，桌腿是框架结构，支撑稳固且节省材料。
设计草图（略）。设计思路：采用三角形框架结构，利用三角形的稳定性。材料选用轻质的铝合金条，连接方式用螺栓连接，便于组装和拆卸。在框架的底部增加底座，扩大支撑面积，提高稳定性，确保能承受一定重量的物体 。
新型结构材料如碳纤维复合材料，质量轻、强度高，应用于航空航天领域，可减轻飞行器重量，提高飞行性能；形状记忆合金，能在特定温度下恢复到原来形状，用于制造智能结构，如卫星天线，在低温下折叠发射，进入太空后升温展开 。这些新型材料拓展了结构设计的可能性，使结构设计更轻便、高效、智能。

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