资源简介

(共63张PPT)
《技术与设计2》
结构与设计
知识网络
结构与设计
认识结构
探析稳固的结构
设计简单的结构
欣赏经典的结构
含义
类型
受力
稳定性
强度
功能
主要因素
草图
制作
技术
文化
一 常见结构的认识
目标:
1、了解结构的含义
2、从力学的角度理解结构的概念和一般分类
3、结合案例，分析结构的受力
1、结构无处不在
科罗拉多大峡谷
1、结构无处不在
1、结构无处不在
1、结构无处不在
1、结构无处不在
1、结构无处不在
1、结构无处不在
希腊帕特农神庙（又称雅典娜神庙）
1、结构无处不在
1、结构无处不在
1、结构无处不在
1、结构无处不在
1、结构无处不在
概念：
世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。
（广义）结构（structure)：是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
还记得蜂巢的结构吗？
　以下电源机箱的六角形的散热孔来源于自然界什么结构？
问题：
苍耳子
尼龙搭扣
人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟，鸟因为有它自由流畅的体形和使身体更轻便的翅膀骨质中空结构，飞机原型源于飞鸟形体结构的仿生。
鹰眼
导弹跟踪系统
恐龙的拱形结构
拱桥
利用自然地形结构 水坑里竟然设计出这样一座大酒店
上海松江有个100米深石场，还有一个小湖。 Atkins设计公司就在这里设计了一个22世纪风格的五星级的松江大酒店。建筑宏伟壮观，有一组瀑布状的玻璃幕墙，非常漂亮。这还是一座极为环保的建筑，整个酒店的屋顶种满绿草，石场为酒店提供了良好的温度控制。酒店总共能住1000位客人，他们可以享受酒店里的餐厅、咖啡厅、健身房、宴会厅、水下水族馆、会议厅、泳池、攀岩......
松江大酒店
　　通过对自然界中形形色色的结构的分析和研究, 给了人们无限的创造灵感和启示。人们将其成果应用到技术领域, 更好地服务于人类。
　　仿生技术是其中之一。
　　合理的结构是事物存在的基础。
F1（世界一级方程式）赛车比赛是一项“极速运动”。比赛时，赛车要想跑出很高的速度，同时要保持运动过程中的稳定性，你认为赛车应怎样进行设计（ ）
A．流线型外型，底盘高，很重
B．流线型外型，底盘低，很轻
C．弧线型外型，底盘低，有一定自重
D．流线型外型，底盘低，有一定自重
什么原因建筑结构被破坏？
2.结构与力
当在一个水平桌面上的B物体上面加上一个A物体时,B物体所受的合外力与未加A物体前一样，仍然是零,从所受的合外力来看，似乎与它上面不加A物体是一样的。
2.结构与力
物理学与技术领域研究力的角度不同,物理学往往研究外力,把物体当质点,哪怕是地球,在研究它绕太阳转动时,仍把它当作质点。
技术领域则关注一个物体内部受力情况。
2.结构与力
内力与应力
内力：是结构受到外力，内部产生一种抵抗力。
应力：是构件的单位横截面上产生的内力。
2.结构与力
问题：
当一个结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用发生改变，产生一种抵抗的力，称为（ ）
A．应力 B．弯曲力
C．扭曲力 D．内力
应力达到极限，结构遭到破坏！
受力构件的单位横截面上所产生的内力称为应力。用公式表示应力为：
　　　　σ=F/s
其中 ,F 是内力 ,S 是受力面积 , σ是应力。
2.结构与力
问题：
拔河用的绳子为什么把多股细绳绞合在一起 （　　 ）
A．增大截面面积
B．增大体积
C．增大张力
D．增大应力
概念：
结构的含义（力学）： 结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
每个物体都有它的特定的架构形态，这种架构形态体现着它的结构。
椅面的受力分析：
　　人坐在椅子上，椅面受到的力：一是人对椅面的压力PA，二是椅面自身的重力PB，三是椅子的支架对椅面产生的支撑力F。它们使椅面处于平衡状态。根据力的平衡条件，有F=PA+PB。
　　在力F、PA、PB的作用下，椅面会产生抵抗外力的内力，当单位横截面上所产生的内力超过一定值时，椅面会产生断裂。
2.结构与力
　　假设下面椅子上堆放一些砖块，随着砖块数量的增加，最终椅面被破坏。试从结构受力的角度分析该现象。
技术试验题
解：（1）平衡状态
　　F内=G椅+G砖 =F支
F内是椅面的产生的内力
G椅是椅面重力
G砖是砖块重力
F支是支架对椅面产生的支撑力
（2）椅面断裂：
F内 /S>椅面固有的极限应力，椅面结构被破坏。
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
五种基本受力形式：
拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力。
2.结构与力
问题：
1、体操运动员在双杆上翻腾，做出各种动作，身体优美而灵巧。请问：此时双杆承受了什么形式的力？　（　　 ）
A．拉力 B．压力 C．扭曲力 D．弯曲力
2、日常生活中使用螺丝刀时，螺丝刀承受什么形式的力（ ）
A．拉力 B．压力 C．弯曲力 D．扭转力
问题：
3、吊扇的启动瞬间，吊杠的主要受力形式有（ ）　
①拉力 ②压力 ③剪切力 ④扭转力
A． ①④ B．①②
C． ①③ D．②③
3.结构的类型
根据结构的形态可以分为：三种基本结构类型
实体结构、框架结构、壳体结构
在生产和生活中，很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的。
——组合结构
实体结构：通常是指结构体本身是
实心的结构。它的受力
特点是，外力分布在整
个体积中。
3.结构的类型
3.结构的类型
3.结构的类型
框架结构：通常是指结构体由细长
的构件组成的结构，其特点是，
支撑空间而不充满空间
3.结构的类型
3.结构的类型
受力情况：空间框架体。如铁塔架，脚手架，建筑框架体。
3.结构的类型
3.结构的类型
壳体结构：通常是指层状的结构。
它的受力特点是，外力作用在
结构体的表面上。
3.结构的类型
3.结构的类型
大多数现代建筑物是由若干种基本结构类型组合而成的，往往整体是框架结构，地基、柱等是实体结构，有的是建筑的屋顶则是壳体结构。
3.结构的类型
自行车也是由若干基本结构类型组合而成的。其中，承重部分是框架结构，挡泥板是壳体结构，脚踏与链轮之间是传动结构（属于机械结构）等。
3.结构的类型
从力学角度分析化工生产中常用的高压气罐为什么多采用球体或近似球体？
问题：
因为高压气罐内的气体压力非常大，采用球体或近似球体结构可以使非常大的压力分散作用在结构体内侧表面上，使气罐不会损坏。
问题：
自来水管的结构设计为什么设计成圆形的
问题：
自来水管的结构设计成圆形的可以承受比较力大，同时还能节省材料。
问题：
1、广义结构的定义：事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
力学的结构的含义： 结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
2、结构的基本受力形式：拉力、压力、弯曲力、剪切力、扭转力 。
3、技术领域中的结构设计：研究物体的结构，使之可以承受更大的力。
小 结
为了测试牛皮纸（长100mm，宽10mm）的拉力，请你设计一个试验，并写一份完整的试验报告。
课堂练习
试验名称
试验目的
试验准备
试验步骤
试验记录
试验总结
问题：
下图是两位同学制作的筷子支架结构。为什么右边这个只能支撑一个5千克的铅球，而左边这个却能支撑两个共8千克的铅球？请分析原因。
为了测试牛皮纸（长100mm，宽10mm）的拉力，请你设计一个试验，并写一份完整的试验报告。
课堂练习
试验名称：牛皮纸拉力试验（或牛皮纸抗拉试验）
试验目的：测试牛皮纸拉力（或测试牛皮纸抗拉强度）
试验准备：牛皮纸、剪刀、尺子、强力夹子两个、钩码若干、铁架台、螺旋测微仪
试验步骤：
（1）用剪刀把牛皮纸剪成长100mm，宽10mm 的纸条。
（2）纸条两端用强力夹子夹住，上端挂在铁架台上，下端挂钩码，直至纸条拉断。
（3）计算钩码的重量。
（4）用螺旋测微仪测量纸的厚度，并求出牛皮纸极限应力大小。
试验记录：记录每次挂的钩码的重量，并计算纸条拉断时极限应力。
试验总结：通过试验和计算可以知道牛皮纸抗拉强度。
问题：
分析：因为结构的强度与结构的形状有关。
左边的结构内部有三角形支撑结构，所以它的
强度更强，能支撑2个铅球。而右边结构的内
部没有三角形支撑结构，所以它只能支撑1个
铅球。左边的结构更加稳定，因为它的支撑面
积比右边的大。
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