稳固结构探析...ppt

第二节稳固结构的探析,结构的稳定性：,结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。,结构的稳定性与什么因素有关？,想一想：,填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。,马上行动（P012）,重力、风力,底座小、重心高、受风面积大,重力、撞击力,底座小、重心高,重力、撞击力,底座小、重心高,（一）影响结构稳定性的主要因素：,实验探究1：,拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。,因素一：支撑面积的大小,1.稳定性与支撑面积的大小有关支撑面越大越稳定，越小越不稳定。,A.落地电风扇或落地灯，它们都有一个比较大的底座。,结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大,稳定。,B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？,C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？,这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。,注意：支撑面接触面。接触面:是物体与地面接触形成的面。支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。,接触面,支撑面,实验探究2：落地扇为什么不易倾倒？,落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。,2结构的稳定性与重心位置有关。物体重心越低，越稳定。,因素二：重心位置,A.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？,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。重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。,B.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。,C.比萨斜塔为什么不倒塌？,通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，使学生容易理解，比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。,结构重心的位置：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。,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。,小资料：中国的斜塔,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。,3、结构的稳定性与它的几何形状有关。,A、A字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？,因为三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。,B、照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？,因素三：结构的稳定性与它的几何形状有关。,影响结构稳定性的三个因素,因素一：支撑面积的大小,因素一：结构重心的高低及位置,因素一：结构的几何形状,结构稳定性的应用,静止状态的单车如何保持稳定（课本：P14）,案例分析：,（1）双腿支撑,（2）单腿支撑,2.走钢丝的人为什么要拿一条长棒？,3.静止状态下陀螺会倾倒，而当它高速旋转时却可以立起来？,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。,结构不稳定性的应用,不稳定的结构应用：,.倒置的啤酒瓶可以预报地震。,.可以伸缩的校门。,（二）结构的强度,是指结构在受到外力作用的情况下，它不被外力破坏的能力如何。,结构具有的抵抗被外力破坏的能力。,所以说结构的强度是指：,我们知道稳定性是研究物体的保持平衡状态的能力，强度是研究不被外力破坏的能力。例如我们刚才举的椅子的例子，椅子能够承受人的重力这是一个强度问题，那么椅子会不会左右晃动，摇摆，那就是一个稳定性问题了。,强度与稳定性的联系与区别：,应力和强度的关系：,1.影响结构强度的主要因素,完成课本P17页案例,吊兰支撑使用的三角形支架结构，而不使用由一根直杆挑起的结构。从材料方面考虑，吊兰的三角形支架使用的是钢管而不是木条或塑料，钢管抗拉力性能好。从连接方式考虑，吊兰的三角形支架的构件是焊接而不是捆缚，这种连接方式更牢固。,1)影响结构强度的几个主要因素,结构的形状,使用的材料,构件之间的连接方式,结构外部形状结构的构件截面形状,铰连接刚连接,p22,(1)结构的形状:,A.不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。,注意：结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状。,C.相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。,B.结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。,D.三角形形状:,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。,在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。,金刚石分子为四面体，每个四面体有四个角、四个面，且每个面为三角形。,小实验：P019,（2）因素2：使用的材料,结构的强度与材料有关,纸杯,钢杯,塑料杯,混凝土材料。,使用钢筋混凝土结构的好处是什么？,混凝土抗压性能较好，而抗拉能力就比钢筋要小得多。因此在制造时可在梁的受拉区放置钢筋，组成钢筋混凝土梁，在这种梁中，钢筋受拉，混凝土受压，它们合理组成一个整体，共同承担载荷的作用。,（3）因素3：构件之间的连接方式：,结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。,结构构建的连接通常有以下两类：铰连接刚连接,铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，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,结点是从连接的效果来划分。一个结点可以有多种连接方式。不同的材料有不同的连接方式；构件的连接方式不同，结构的强度也不同。,（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。,马上行动,可用直角铁片固定在连接处的背面。,刚连接；,铰连接,铰连接。,（3）比较左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。,左边的榫卯连接的强度最大，上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住，所以强度最大。中间的连接方式强度最小，钉子是从侧面钉进去的，中间的横梁不能承受较重物体的压力，所以强度最小。,探究：p020,为什么矿泉水瓶表面上有若干