结构与设计(复习)

1、专题五专题五结构与设计结构与设计（复习）（复习）蜂巢由一个个排列整齐蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精些结构与近代数学家精确计算出来的确计算出来的钝角钝角10928，锐角，锐角7032完全相同，是完全相同，是最节省材料的结构，且最节省材料的结构，且容量大、极坚固，人们容量大、极坚固，人们仿其构造用各种材料制仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞制造

2、航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想船、人造卫星等的理想材料。材料。 一、结构的定义一、结构的定义1、广义上，结构是指事物的各个、广义上，结构是指事物的各个组成部分之间的组成部分之间的有序搭配和排列。有序搭配和排列。世界上任何事物都存在结构，包括世界上任何事物都存在结构，包括自然界、技术领域和社会领域等各自然界、技术领域和社会领域等各层面层面1 下列结构不是受自然界事物结构启发而产生的是（下列结构不是受自然界事物结构启发而产生的是（ ）A 北京奥运会北京奥运会“鸟巢鸟巢”B 导弹跟踪系统导弹跟踪系统C 防毒面具防毒面具D 手表手表2 以下哪种产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的以下哪种

3、产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的（ ）A 灯泡灯泡B 乒乓球乒乓球C 锯子锯子D 篮球架篮球架2、从力学角度来说、从力学角度来说, 结构是指结构是指可承受一定力的架构形态可承受一定力的架构形态, 它它可以抵抗能引起形状和大小可以抵抗能引起形状和大小改变的力。改变的力。 当一个结构受到外力作用时当一个结构受到外力作用时,内内部各质点之间的相互作用会发生改变部各质点之间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的力产生一种抵抗的力 , 称为称为内力内力。应力应力是结构的单位横截面上所产生的内力，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应力达到某一极限值时, 结构就会遭结构就会遭

4、到破坏。用公式表示应力为到破坏。用公式表示应力为 =F/s, 其中其中 ,F 是内力是内力 ,S 是受力面积是受力面积 , 是应力。是应力。 练一练练一练如图为定滑轮示意图，线的粗如图为定滑轮示意图，线的粗细关系细关系 L1=2L2=2L3，下列说法正确的是下列说法正确的是A、L1,L2,L3所受的内力相同所受的内力相同 B、L2所受的应力最大所受的应力最大 C、L1,L2的内力相同的内力相同 D、L1,L3所受的应力相同所受的应力相同拉拉 力力 物体所承受的拉拽力物体所承受的拉拽力 压压 力力 挤压物体的力挤压物体的力 剪切力剪切力 两个距离很近两个距离很近 ,大小相等大小相等,方向相反方向

5、相反,且作且作用于同一物体上的平行力用于同一物体上的平行力 扭转力扭转力 反方向向物体两端均匀施力反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发使物体发生扭转形变的力生扭转形变的力 弯曲力弯曲力 作用于物体作用于物体 ,使它产生弯曲的力使它产生弯曲的力 常见的五种受力形式常见的五种受力形式分析受力的形式分析受力的形式弯曲力弯曲力拉力拉力压力压力扭转力扭转力吊兰的支撑架吊兰的支撑架桥墩桥墩两端被托起的梁两端被托起的梁高考链接高考链接(2009年年3月浙江高考试题）月浙江高考试题）小军打羽毛球挥拍时金小军打羽毛球挥拍时金属杆受到的力主要是（属杆受到的力主要是（ ）A 弯曲力弯曲力B 压力压力C 拉力拉力D

6、扭转力扭转力想一想：用老虎钳剪断铁丝和用想一想：用老虎钳剪断铁丝和用剪刀剪断铁丝，铁丝分别受到什剪刀剪断铁丝，铁丝分别受到什么力？么力？三三 结构的类型结构的类型n实体结构：实心结构实体结构：实心结构 受力特点：外力分布在整个体积受力特点：外力分布在整个体积中中 实体结构可以连续传递载实体结构可以连续传递载荷，荷，适于承受压力。适于承受压力。 n框架结构：细长的构件框架结构：细长的构件 受力特点：受力特点：支撑空间而不充满空间支撑空间而不充满空间 能够承受垂直和水平方向的力，但能够承受垂直和水平方向的力，但承重力和刚度相对较低承重力和刚度相对较低n壳体结构：层状结构壳体结构：层状结构 受力特点

7、：外力作用在结构体的表受力特点：外力作用在结构体的表面上，并且能够通过壳形将面上，并且能够通过壳形将力均匀力均匀扩散扩散，以此来传递和承受外力。，以此来传递和承受外力。 组合结构：很多物体的结构是由两组合结构：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种或两种以上的基本结构类型组合而成的。而成的。1、分析下列物体的结构类型，判断哪个不属于壳体结、分析下列物体的结构类型，判断哪个不属于壳体结构（构（ ）A 西瓜西瓜 B 金字塔金字塔 C 蚌蚌 D 鸡蛋鸡蛋2、下列结构分类错误的是、下列结构分类错误的是( )A、实体结构：三峡大坝、实体结构：三峡大坝 B、壳体结构：人的头盖骨、壳体结构：人

8、的头盖骨C、框架结构：长城城墙、框架结构：长城城墙 D、组合结构：天文台、组合结构：天文台练一练练一练影响结构稳固的因素有那些？影响结构稳固的因素有那些？一、结构的稳定性二、结构的强度 稳固结构的探析一、结构的稳定性一、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其原有的平衡状态的能力。 下图是下图是4个装水量不等的矿泉水瓶，它们都被倒个装水量不等的矿泉水瓶，它们都被倒置在水平桌面上。假设瓶子自身的重量非常轻，置在水平桌面上。假设瓶子自身的重量非常轻，那么哪个瓶子的稳定性最好（那么哪个瓶子的稳定性最好（ ）影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素因素一：重心位置高低儿童的平衡能力相对比

9、较弱。为了防止翻车，大多数儿童的平衡能力相对比较弱。为了防止翻车，大多数童车的后轮两侧会各加一个小轮。正常行驶时，两个童车的后轮两侧会各加一个小轮。正常行驶时，两个小轮不与地面接触；当车子左倾或右倾时，两个小轮小轮不与地面接触；当车子左倾或右倾时，两个小轮中的其中一个就会接触地面，从而不致翻到。这是由中的其中一个就会接触地面，从而不致翻到。这是由于（于（ ）A 增大了摩擦力，方便制动停车增大了摩擦力，方便制动停车B 降低了重心，增强了结构的稳定性降低了重心，增强了结构的稳定性C 增大了结构与地面的接触面，增强了结构的稳定性增大了结构与地面的接触面，增强了结构的稳定性D 增大了结构与地面的支撑面

10、，增强了结构的稳定性增大了结构与地面的支撑面，增强了结构的稳定性影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素因素二：支撑面积的大小支撑面积的大小支撑面积的大小想一想：想一想： 照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？ 影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素因素三：结构的形状结构的稳定性与它的结构的稳定性与它的几何形状有关几何形状有关比萨斜塔为什么不倒塌？想一想：想一想：结构稳定结构稳定重力所在点的垂线落在支撑面内想一想：想一想： 单脚支撑的自行车放稳的原因分析影响结构稳定性的因素：结论结论重心位置 结构形状 支撑面积不稳定结构的利用不稳定结构的利用讨论讨论:： 列举生活中不稳定的结构实现

11、一定功能的例子不稳定结构的利用不稳定结构的利用跨跨栏栏如移动门、折叠椅等等都是不稳定结构的利用。如移动门、折叠椅等等都是不稳定结构的利用。静止时自行车稳定的停在路边静止时自行车稳定的停在路边自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？ (1)货物应尽量放在船舱里还货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？是甲板上？为什么？ (2)拥挤的公交车上已没有座拥挤的公交车上已没有座位，你必须站着，扶手也没有位，你必须站着，扶手也没有了，你如何在公交车上能保持了，你如何在公交车上能保持自己不摔倒？自己不摔倒？课堂练习课堂练习 结构的强度是指结构具有的

12、抵抗破坏的能力。二、结构的强度二、结构的强度2.1 结构的形状结构的形状石墨的结构金刚石及其内部结构2.1 结构的形状结构的形状 相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。2.2、强度与材料、强度与材料结构的强度与材料有关VS纸杯钢杯截面粗细不同的两根实心直杆件，在相同的截面粗细不同的两根实心直杆件，在相同的拉力作用下，遭受破坏的程度不一样，粗截拉力作用下，遭受破坏的程度不一样，粗截面的杆件先被破坏，其根本的原因与（面的杆件先被破坏，其根本的原因与（ ）A. 外力无关外力无关 B. 内力无关内力无关 C. 应力有关应力有关 D. 材料有关材料有关 使用钢筋混凝土结构的好处是什么？拓展拓

13、展1.楼板和阳台的加固钢筋位置都安装正确的是楼板和阳台的加固钢筋位置都安装正确的是2、古代打土墙时经常在土中加入适量的稻草，、古代打土墙时经常在土中加入适量的稻草，加入稻草的目的是（加入稻草的目的是（ ）A 增强墙体的结构强度增强墙体的结构强度B 提高墙体的稳定性提高墙体的稳定性C 房屋的保暖房屋的保暖D 减少用土量减少用土量 结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。 2.3 2.3 结构的连接结构的连接 结构构件的连接通常有以下两类： 铰连接 刚连接2.3 2.3 结构的连接结构的连接 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。2.3 2.3

14、结构的连接结构的连接 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。2.3 2.3 结构的连接结构的连接胶接胶接榫接榫接1.（2009年年3月浙江高考）下列自行车四个部位的连接中属月浙江高考）下列自行车四个部位的连接中属于铰连接的是于铰连接的是A 辐条与车圈的连接辐条与车圈的连接 B 链条间的连接链条间的连接C 鞍座与车架的连接鞍座与车架的连接D 轮胎与车圈的连接轮胎与车圈的连接2.（2009年浙江会考）要求铁栅栏门安装到门框上能够正常年浙江会考）要求铁栅栏门安装到门框上能够正常开启和关闭，铁栅栏门与门框合理的连接方式是开启和关闭，铁栅栏门与门框合理的连接

15、方式是A榫接榫接 B铰连接铰连接 C焊接焊接 D刚连接刚连接三、结构与功能三、结构与功能 结构对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的改变可能导致功能的改变多功能起子1.若学校路灯钢管杆上部被台风吹断，若学校路灯钢管杆上部被台风吹断，其主要原因是（其主要原因是（ ）A 钢管的稳定性差钢管的稳定性差B 钢管的强度不够钢管的强度不够C 钢管的重心太低钢管的重心太低D 钢管的根部固定于地基的深度不够钢管的根部固定于地基的深度不够2、下列叙述与结构的强度无关的是、下列叙述与结构的强度无关的是A 塑料凳的截面设计成凹凸状塑料凳的截面设计成凹凸状 B 铁制凳子比塑料凳子的抗压能力强铁制凳子比塑料凳子的抗

16、压能力强 C 金刚石碳元素构成的正四面体形状金刚石碳元素构成的正四面体形状 而石墨构成的是片状六边形而石墨构成的是片状六边形 D 骑自行车时左右摇晃骑自行车时左右摇晃小结小结 一一、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面积的大小和结构的形状 二、结构的强度 影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材料与连接 三、结构与功能 四、结构设计某村庄旁边的小河上原有一座限重某村庄旁边的小河上原有一座限重1.5顿的简易桥梁，如图所示，桥下的河水顿的简易桥梁，如图所示，桥下的河水较浅，不能通航。现在由于经济的发展，运输量有了极大的增加，必须使桥梁较浅，不能通航。现在由于经济的发展，运输量有了极大的增加，必须使桥梁的承重能力加以提高。但是又不能把桥拆掉后重新再建，因为这是该村唯一的的承重能力加以提高。但是又不能把桥拆掉后重新再建，因为这是该村唯一的公路桥。那么我们应该如何进行改进，设计出符合要求的桥梁结构呢？请同学公路桥。那么我们应该如何进行改进，设计出符合要求的桥梁结构呢？请同学设计出设计出2种以上的改良方案，并画出设计简图。种以上的改良方案，并画出设计简图。李林发现学校的李林发现学校的8人寝室缺少一个脸盆架，他仔人寝室缺少一个脸盆