通用技术1.2典型结构案例分析结构是怎样受力课件.ppt

第二节典型案例分析 结构是怎样受力的 单杠的受力和变形分析 结构影响着物体的性质和功能 结构方面存在的一个小问题也许会导致一个重大事故的发生 千里长堤溃于蚁穴 卓越的结构是设计者和制造者的追求 回顾 碳单质的各种同素异形体结构 碳单质通常是无臭无味的固体 单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构 外观 密度 熔点等各自不同 碳的单质已知以多种同素异形体的形式存在 石墨金刚石富勒烯 fullerenes 也被称为巴基球 无定形碳 amorphous 不是真的异形体 内部结构是石墨 碳纳米管 carbonnanotube 六方金刚石 lonsdaleite 与金刚石有相同的键型 但原子以六边形排列 也被称为六角金刚石 赵石墨 chaoite 石墨与陨石碰撞时产生 具有六边形图案的原子排列 汞黝矿结构 schwarzite 由于有七边形的出现 六边形层被扭曲到 负曲率 鞍形中的假想结构 纤维碳 filamentouscarbon 小片堆成长链而形成的纤维 碳气凝胶 carbonaerogels 密度极小的多孔结构 类似于熟知的硅气凝胶 碳纳米泡沫 carbonnanofoam 蛛网状 有分形结构 密度是碳气凝胶的百分之一 有铁磁性 碳的各种结构 实例 1981年7月17日美国的堪萨斯城饭店发生倒塌 造成113人死亡 200人受重伤 这一惨案的结论是 空中通道和凉台的构造设计有缺陷 从墙壁至立柱间的空中距离过长 二 结构与力 从力学的角度来说 结构是指可承受一定力的架构形态 它可以抵抗能引起形态和大小改变的力 让我们一起看看下面的例子吧 马上行动 指出下例结构可以抵抗来自外界那些方面的作用力 建筑物的窗户 硬纸包装箱 餐桌 参考答案 建筑物的窗户 餐桌 硬纸包装箱 抵抗来自建筑物墙的正向和侧向的压力 风的作用力 及其自身的重力等 承受来自桌面物体的压力和它自身的重力等 承受箱内物体的重力 箱内物体向外的挤压力以及自身的重力等 通过以上例子可以得出 结构可以抵抗来自外界的作用力 那结构一般会受到哪一些力 赶紧来学学以下五种力吧 拉力 物体所承受的拉拽力 拔河 拉拉面 拉油条 拉拉力器 压力 挤压物体的力 趁热打铁 压订书机 桥墩受到压力 压路机压路 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的力 修理草坪 剪刀剪纸 钢丝钳钳钢丝 弯曲力 作用于物体 使它产生弯曲的力 钓鱼 使用弓 使用臂力器 撑杆跳高 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 拧干衣服 拧瓶盖拧麻花条 马上行动 请连线 结构与力 分析椅子和桥受力的共同之处 观察右图 说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来 答案 1 保持人在推磨过程时推杆始终在平行于地面的平面上运动 2 防止推杆弯曲变形 把单杠看成结构 构件有 杠体 立柱 拉杆 小球对固定点的作用力的方向 从固定点指向小球球心所处的瞬间位置 单摆实验示意图 运动员在杠体上转动 其侧视图与单摆类似 杠体相当于固定点 人相当于小球 所以 任意时刻 人对杠体的作用力方向都是指向人重心所处的瞬间位置 结论一 杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向上发生弯曲 杠体和立柱的上端相连 人的作用力通过杠体作用于立柱 将可能发生弯曲变形 如果要向前发生弯曲 请问同学们有什么方法可以抵消这种弯曲呢 立柱埋深一点 用一个力从反方向拉 都可以帮助立柱抵抗变形 结论二 任意时刻 对于立柱 由人运动所产生的弯矩m1 都有一个由立柱埋在地下部分和拉杆共同产生的反弯矩m2来平衡 以保持单杠整体的稳定 问题1 课本13页 图1 19 运动员从单杠前侧向后侧运动 起削弱 平衡作用的是拉杆5还是拉杆6 拉杆6 问题2 t0时刻人在杠体的正上方 然后沿顺时针方向运动到杠体正下方 假设t0时刻刚好有一只小虫飞到人的身上 那么在小虫看来 人是不动的 而杠体是运动的 例如地球绕太阳转 而人在地球上看来 是地球不动 太阳绕地球转 请问 小虫看到杠体将怎样运动 如下图 杠 人 人 人 t0时刻 t0时刻 解 在小虫看来 杠体开始在正下方 最后在正上方 而且运动过程中一直在左边 所以小虫看到杠体应是从正下方顺时针运动到正上方 问题3 知道t时刻人的位置 怎样确定同一时刻杠体的位置 杠 人 人 t时刻人位置 1 2和1要平行 1代表t时刻人对杠体的作用力 2代表同一时刻杠体