结构的强度与稳定性

1、结构的强度与稳定性,旧知识回顾,1、荷载的含义及分类 指的是使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素。 按时间变化分为：恒载、活载。 2、梁结构 常规梁、悬臂梁、垂直梁。 3、拱结构 中间高，两边低，承弧形，承受压力能力强。,结构的强度,小实验：纸条拉断 从上面表格的数据中，你领悟到了什么？ 纸条数目越多，越难被拉断。 受力截面积大，承受能力越强。,一、应力与强度 外力：外力是使结构发生形变作用的力。 内力：内力，就是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。 强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。,弯曲力,内力,左拉力,右拉力,内力,内力,右压力,左压力,内力,内力,图2:内力抵抗压力

2、示意图,图1:内力抵抗拉力示意图,图3:内力抵抗弯曲力示意图,示意图,应力与强度,1、应力：,作用在单位面积上的内力。,公式：,公式中，N为内力，S为构件截面积。应力的计量单位为N/mm2或N/cm2,对应内力最大值，应力也有一个最大值，称为容许应力。 结构受到的应力大于容许应力时，就会被破坏。,应力与强度的关系,强度可用应力来衡量。 同一截面积，容许应力越大，强度越大。,算一算,例题1:已知结构的容许应力为50 N/cm2,截面积为4cm2，冲击产生的外力为180N，请问结构会被破坏吗？ 解法1:180/445 N/cm2，小于容许应力,所以结构不会被破坏 解法2:4x50N/cm2200N

3、，外力小于内力的最大值，所以结构不会被破坏。,想一想,图中的花杆支柱，最薄弱的地方是 b 处，原因是此处截面小，材料承受应力大。 如果置于上板面的荷载超过杆件的承受能力，杆件会发生变形为 锻炼 。 同形状，同尺寸的花展架，为什么铁质的比木质的更能承载? 答：因为铁质的容许应力比木质的容许应力大。,影响结构强度的因素,1、结构的形状：构成的形状改变，强度就会改变。,影响结构强度的因素,2、结构的材料 材料不同，容许应力不同。,影响结构的因素,3、材料之间连接方式： 不同的连接方式，受力传递方式和效果不同。,连接方式1,1、一体式 2、挤压式 3、插接式,连接方式2,1、铰连接:被连接的构件在连接

4、处不能相对移动，但能相对转动。 2、刚连接：既不能相对移动，也不能相对转动。,结构的稳定性,一个物体结构强大，说明它抵抗破坏的能力强，那么大家现在来判断：上面例子哪些能说明结构强度大？,结论,这些物体在受外力作用时，原有的平衡状态被打破 但是这种现象不是物体本身结构强度的问题，而是物体结构稳定不稳定的问题。 下面我们就一起来研究结构的另一个重要性质-结构的稳定性。,1、什么叫稳定？ 例：生活稳定 学习稳定 情绪稳定 物价稳定 在一定时间里没有太大的变化，保持一种平衡状态。 这种平衡状态并不是指状态绝对不变，而是受到干扰后，允许状态有所波动。 但干扰消失后，能重新返回到原来的平衡状态。,结构的稳

5、定性 结构在荷载的作用下，维持其原有平衡状态的能力。 结构具有阻碍翻倒或移动的特性。,结构在什么情况下才能稳定？,实验1：请同学们拿出笔，用两根手指支撑笔，使笔保持平衡稳定 实验结果：当笔的重心在两根手指的支撑范围内时，笔能够保持平衡和稳定。 实验结论：对于一个结构而言，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。,影响结构的因素,实验2：水瓶倾倒 半瓶水与一瓶水，哪个更容易倾倒？ 实验结果：半瓶水 实验结论：重心的高低影响结构的稳定性,思考：生活中哪些结构采用降低重心的方法来提高其稳定性？,实验3：啤酒瓶正立和倒立两种状态下，我们对其施加相同的力，哪一种状态物体更稳定

6、？ 实验结果：瓶底朝下 实验结论：结构的稳定性与接触面与地面形成的支撑面有关,试一试：,生活中有哪些结构采用加大支撑面的方法来提高其稳定性？,思考：临时摆放的屏风为什么摆成Z字型，而不摆成一字型？ 结论：结构的形状影响结构的稳定性。 分析不同垒法的墙，当施加同样的力时，哪种垒法的墙不容易推倒？,思考：不稳定的结构就一定没有用么？ 1、倒置的啤酒瓶预测地震？ 2、跨栏、跳高的标杆？,巩固测验,1、我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三角结构的，从这种现象中我们看出以下哪个因素（）影响着结构强度？ A、材料 B、形状 C、构件 D、连接方式 2、以如下方式放置的并注入不同数量水的，稳定性最差的是：（）,巩固测验,3、如图一张圆桌，不能使它更加稳固的方法是： A、使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材做桌面 B、使用较重的大理石做桌面 C、如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式 D、增大桌子底部的支撑面积,巩固测验,4、如图所示是某厂家生产的塑料板凳，很多客户反映凳脚强度不足，容易变形或断裂。针对这个问题，请根据所学的结构方面知识，就提高凳脚强度给厂家提三点合理的建议。,课堂小结,1、结构的稳定性： 结构在荷载的作用下，维持原有的