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文档简介

结构的稳定性

●结构与稳定性生活中,常能看到——大风吹歪了花盆风吹倒路边的自行车一、什么是结构体的稳定性?●结构与稳定性平衡破坏,翻车了一、什么是结构体的稳定性生活中,常能看到——●结构与稳定性受到风力作用,广告牌子倒了!生活中,常能看到——一、什么是结构体的稳定性●结构与稳定性以上各例,共同点:结构体本身并没有破坏(本身完好),只是在受到作用下自身平衡状态被打破,出现结构体歪了、倒了、翻了等力学非平衡现象。一、什么是结构体的稳定性●结构与稳定性结构的稳定性:结构在负载的作用下维持其原有的平衡状态的能力。稳定性是结构的重要性质之一。进行产品设计时,应使结构的稳定性符合使用需求。一、什么是结构体的稳定性然而同样的大风,有的物体没有歪倒,有的歪倒了。可见:不同的结构体,其抗御负载作用维持自身平衡的能力即结构的稳定性不同。那么,影响结构稳定性的

因素主要有哪些?

探究试验一:铁块和泡沫的组合体铁块泡沫泡沫铁块..重心结论:影响结构稳定性因素一:注:重心越低越稳定。重心的高低。例1、单从电动自行车的稳定性看,哪种电池

位置的设计比较好?√答:右车电池位置较低,使整车的重心较低,稳定性增强。右车电池位置设计使车稳定性更好。√例2、除底座材质不同外,其他部位、外形都相同的两落地扇,哪种不易倾倒?

底座是金属盘底座是橡胶盘答:底座是金属盘的不易倾倒。原因:金属密度大,更重,使整扇重心更低,更稳定。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?研究不倒翁的结构,发现不倒翁的重心很低,就在它与地面的接触点上,所以不倒,如果往它的脖子挂上铁环,它的重心位置升高了,当铁环达到一定数量时,不倒翁就不在是不倒翁了。●结构与稳定性二、影响结构稳定性的主要因素有哪些?

●重心的高低。重心越低,稳度性越好。以前的农作物个子高,遭遇暴风骤雨容易倾覆,造成减产;现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理。

比萨斜塔为什么会斜而不倒?

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。不过斜有斜的好处,每天为“斜”而来的参观者多达10余万人,扔下大把大把的银子。如果它是一座正塔,比萨就不会有今天的风光,也就不会有这么多便宜可占了。探究性试验二:活动方形架

重心所在点的垂线落在支撑面的范围,就是稳定的。

例如:一摞书,整齐放置时的稳如泰山;另一种放法:每本都往一边慢慢往外放置,到一定程度时一摞书就全倒了。结论:影响结构稳定性因素:小资料二:中国的斜塔

辽宁瑞州古塔,现存塔身高10米,塔身向东北方向倾斜12度,塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏,却始终斜而不倒,堪称奇迹。苏州的虎丘塔虎丘塔高47.7米,比意大利比萨斜塔矮6米;塔尖偏离中心2.34米,是比萨塔的一半;虎丘塔建于961年,比比萨塔早完工390年。因为地基不牢,重6000吨的塔便倾向土堆的一边。

例3、下面凳子的腿一个向里收,一个竖直,一个向外叉开。单从稳定性看,哪种最好?为什么?√凳腿向外叉开,四个腿和地面接触处连线所围支撑面更大,重力作用线不易落到支撑面外,稳定性自然更好。

(注意“接触面”和“支撑面”的区别)√思考:为什么艾菲尔铁塔的底座很大?

结论:影响结构稳定性因素二:

注:

支撑面越大越坚实,稳定性就越好。

支撑面的大小。结构的支撑面结构的接触面提示:注意接触面与支撑面的区分。例5、为什么大坝的横截面总是建成梯形?

答:大坝建成梯形,大坝自身重心更低,同时也增大了坝与地面接触所形成的支撑面,支撑面越大稳定性就越好。

例6、众所周知,落地扇不易倾倒。落地扇稳定性好的原因是什么吗?答:原因总结落地扇的重心低;(底座采用较重的材料)底座和地面接触面积大(重力作用线落在支撑底面内)探究性试验三:不同结构形状的框架:结论:影响结构稳定性因素三:注:三角形有较好的稳定性

结构的形状人们利用梯子可以登高。请分析A字形梯载人时能稳定的原因,如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样?一般情况下,梯子打开的时候,梯面与地面组成三角形,梯子本身就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时,两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形,这就进一步加强了梯子的稳定性,保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆,载人时就不能保持稳定。

生活中我们有这样的经验,一个物体要有三个支撑点才能稳定,如果只有两个就会倒下。但是,自行车在骑起来时,却只有两个支撑点,为什么不会倒下?思考:再如陀螺,转动起来不易歪倒等等。陀螺效应:凡是高速旋转的物体,都有一种使转动轴保持不变的能力,这种能力使得陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。所以一旦自行车运动起来后,转动的车轮也具备这种能力,这种能力使得自行车即使发生了倾斜,也能自动地把自行车调整过来,这就是自行车不倒的原因。可见:结构的稳定性还和结构体的运动状态有关。例7、照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状?

答:要使结构稳定,必须要有支撑面,而要产生支撑面,和地面至少要有3个触点;同时,3点决定一平面,可使照相机随放随稳,不会出现因凸凹不平而放不稳的现象;三角架是用料最省、最简单的稳定结构。例8、分析下列两种自行车能够稳定地停放在地面上的原因。分析如上图。叙述略。

思考:自行车如果没有任何支腿,仅靠前后轮的两个触地点,能否静止不歪倒?骑行时为什么能不歪倒?“思考”参考答案:不能。因为前后轮的两个触地点在地面上无法形成支撑面(支撑面积为0),无法稳定。骑行时,车处于运动状态,使其稳定性增大。

例9、临时摆放的屏风为什么摆成“Z”字型,而不摆成“一”字型?答:可增大接触面连线所围支撑面的面积,从而提高屏风的稳定性。如下图示意:日常生活中我们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载,那么我们是否也可以利用不稳定的结构来实现某些功能呢?例10、倒置的啤酒瓶可以监测地震。为什么?答:倒置时支撑面变小,而重心升高,所以稳定性变差。当地震发生时,地面稍有晃动,瓶即倾倒。人们寻声就可知道发生地震了。思考:类似的例子同学们能再举一个吗?答:例如张衡的地动仪。欹(音qī

奇)器,又常被称做歌器。它是一种灌溉用的汲水罐器,是我国古代劳动人民在生产实践中的创造。欹器有一种奇妙的本领:未装水时略向前倾,待灌入少量水后,罐身就竖起来一些,而一旦灌满水时,罐子就会一下子倾覆过来,把水倒净,尔后又自动复原,等待再次灌水。例11、在深井用桶打水,桶口边常挂一重物,在水面处能自动使空桶翻倒来打水。(3)在我国四川的广汉三星堆出土的器具有许多都是尖底的。怎么摆放才稳定呢?练习:(1)在拥挤的公共汽车上已没有座位,你必须站着,而扶手你让给了旁边的老人,你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒?(2)货物应尽量放在船舱里还是甲板上?为什么?人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心的高低,在一定范围内,两脚分得越开,则重心越低,支撑面变大,越稳定!本节内容小结

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