2013.9.10 稳固结构的探析.ppt

现象 饮料瓶翻倒 翻倒的课桌椅 倒地的单车 踩高跷 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 原有结构没有破坏 第二节稳固结构的探析 1 结构与稳定性2 结构与强度3 结构与功能 那到底什么样的结构是稳定的 什么样的结构又是不稳定的 结构的稳定性 是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力 重心位置的高低 影响结构稳定性的主要因素 结构的稳定性跟哪些因素有关 不倒翁为何不倒 1 结构重心的位置重心越低 稳定性越好 重心越高 稳定性越差 结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内 落在就是稳定的 没有就是不稳定的 为什么世界上那么多人都关注比萨斜塔 加重底座 降低重心 高塔为什么一般上面很小 下端面积很大 演示 结构体与地面形成的支撑面的关系 结构的底座 结构与地面接触所形成的支撑面的大小 支撑面越大越稳定 越小越不稳定 注意 支撑面与接触面的区分接触面 物体与地面接触形成的面 支撑面 物体与地面接触形成的支撑点的连线与地面构成的面 接触面 支撑面 问 把啤酒瓶 矿泉水瓶 倒立为什么容易倒 什么形状最稳定 1 四边形三角形 2 哪些是稳定的结构 1 1 2 3 结构的形状往往 影响结构稳定性的因素是相互关联的 需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性 三角形是框架结构最基本的形状之一 结实 稳定 材料最少 在四边形 六边形构件中 加上三角形支撑件 就可大大增加构件的牢固程度 摄影棚的摄象机 射灯均为三角架支撑 临时摆放的屏风为什么摆成 字型 而不摆成一字型 钢性大桥的结构 马上行动P12A字形梯载人时能稳定的原因是 A字形的两边支脚分别与地面支撑 中间由拉杆固定 当人站上梯子时 人和梯的重心落在两边的支撑脚与地面的范围内 所以是稳定的 如果梯子没有中间的拉杆 梯子的支撑脚与地面的位置不能固定 当人站上梯子时 A字形结构被破坏 失去平衡 静态自行车是如何保持稳定的 马上行动 摩托车的另一种支撑如图所示 请分析 支撑点与地面构成的几何形状 重心位置 稳定情况 三角形 重心在三角形内 稳定 注意 运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同 如高空走钢丝手持长杆 探究 自行车骑起来时 只有两个支撑点 为什么不会倒下呢 在静止情况下 自行车本身不能自我平衡 需要加一支撑脚 当由骑车人和自行车构成一个系统时 系统动起来之后 骑车人为系统注入动力 从而在自行车前进的时候 通过人的不断调节 自行车和骑车人与地面垂直 使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内 因此 在没有明显的外力干涉时 这一动态系统能够表现出一种稳定 结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用 一方面人们利用稳定的结构抵抗外力 承受负载 另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能 倒置的啤酒瓶可以预报地震 在打水的桶口边挂一重物 在水面时能自动翻倒打水 小结 影响结构稳定性的因素 1 重心的高低2 结构体与地面形成支撑面的大小3 结构的形状 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放在甲板上 第二节稳固结构的探析 1 结构与稳定性2 结构与强度3 结构与功能 二 结构的强度 结构的强度 是指结构具有抵抗被外力破坏的能力 汶川地震 唐山地震 拔河 绳子的强度 2 应力的概念 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 称为内力 内力反映材料抵抗外力破坏的能力 应力是结构的单位横截面上所产生的内力 应力达到某一极限值时 结构就会遭到破坏 用公式表示应力为 F s 其中 F是内力 S是受力面积 是应力 应力可以作为表示结构构件强度的基本指标 竹竿比脆性塑料杆能挂更多的重物而不会断裂 不同材料的抗拉性能不同 中间有焊接缝的钢管受到撞击时容易损坏 因为有连接点 P17马上行动 3 影响结构强度的主要因素 结构的形状结构的材料结构的连接方式 1 结构的形状 三角形是框架结构中最基本的形状之一 它结实 稳定 所用材料最少 相同材料 相同截面积 不同截面形状的构件强度不同 2 结构的材料 VS 纸杯 钢杯 结构的强度与材料有关 混凝土擅长抗压力 而钢筋擅长抗拉力 3 结构的连接方式 不同的材料有不同的连接方式 连接方式不同 结构的强度也不同 结构构件的连接方式 构件的连接方式分为两类 1 铰连接 2 刚连接 铰连接 被连接的构件在连接处不能相对移动 但可相对转动 具体有松螺栓 松铆等 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 具体有榫接 胶接 焊接等 胶接 榫接 焊接 铰连接 刚连接 1 对一个用4根小木条钉成的相片框 使它更牢固的做法是什么 2 在自行车各部件之间的连接中 三角架属于连接 刹车连杆之间属于连接 辐条与钢圈之间属于连接 刚 铰 铰 马上行动 比较图中同一结构的几种连接方式 请预言哪种连接方式的强度更好 为什么矿泉水瓶表面上有若干凸起的横向纹路 它的作用是什么 三 结构与功能 结构不仅是事物存在的一种形式 而且对事物的功