1.2结构与稳定性.ppt

因素一:结构的形状
(2) 构件截面形状
各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。
因素二:结构的材料 水杯
茅草房
土坯房
钢筋水泥建筑
混凝土材料
使用钢筋混凝土结构的好处是什么？
因素三:结构构件的连接
铰连接——被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。
刚连接——既不能相对移动，也不能相对转动。
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)。
1 结构的稳定性：
结构在负载的作用下维持其原有平 衡状态的能力。
注：
外力消失后其恢复原有平衡状态的能 力。不是倒与不倒的问题。
探究试验一： 三角支架上金属球在竖直方向的位置与结构的稳定性的关系。
2 影响结构稳定性的主要因素一：
重心位置的高低。 注：重心越低越稳定。
比萨斜塔为什么会斜而不倒？
它从1174年始建1350年竣工，经 历了176年。但由于塔身过重， 地质松软，因此塔身仍以每年 1．25毫米的速度向南倾斜。到 1999年1月，塔顶比中轴线偏斜 已达4．8米。
活动方形架
探究试验二： 三角支架上金属球在水平方向的位置与结构的稳定性的关系。
结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和 作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。
物品名称 普通行李箱 沙发 罐头盒
改变结构
改良后扩展功能
安装轮子、可 便于携带 伸缩手柄
可折叠
沙发床
安装易拉环 便于开启
如图所示是某厂家生产的塑料凳，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。
参考答案： 1、改变凳脚截面形状。
（或将截面形状增加凹槽凸起） 2、改变凳脚所用材料。 （或采用强度更高的塑料） 3、增加凳脚用料。 （或提高凳脚的厚度） 4、在相邻凳脚间增加横档。 （或斜撑）
• 3、跨栏。
既有一定的稳定性，又可以 向一侧倾倒，以保护运动员。
小结：
1、对稳定性定义的正确理解。
2、对影响稳定性各要素的理解。
3、利用本课所讲的知识去解决实际结构设计中 存在的问题。
（重点）
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甲板上？为什么？
(3) 在我国四川的广汉三星堆出土的器具有许多都是尖底的。怎么摆放才稳定呢？
(4) P023页第1题
1 结构的强度：结构具有抵抗被外力破坏的能力。
拔河比赛
绳子的强度
2 影响结构强度的主要因素：
形状:三角形 材料:钢、铁 构件连接方式:焊接
空调架
因素一:结构的形状
(1) 外部形状
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。
分析：建筑的支柱承受的压力
生活经验：支柱越粗，支撑力越强！
构件单位截面面积所受的内力称为
——构件的应力。
应力与内力、横截面积之间的定量关系：
σ =N/A
应力=内力/横截面积
增加支柱横截面积
顶梁
支 柱
应用：
扭绞的粗绳、钢缆、钢索，其实都是利用增加结构 的横截面积，减少所受的应力，来增强结构的强度。
支撑点与地面构成的几何形状
；
重心位置：
；
稳定情况：
。百度文库
总结：影响结构稳定性的因素：
重心位置的高低、支撑面的大小、结构的形状、重心所在点 的垂线落在支撑面的范围
材料也是影响结构稳定性的因素。
如汽车的车体采用壳体结构和薄钢板材料制造，是 因为壳体结构表面能分散所受的力，薄钢板使车体 质量较小，重心下移。
3 影响结构稳定性的主要因素二：
重心所在点的垂线落在支撑面的范围，就是稳定的。
接触面与支撑面
结构的支撑面： 物体与地面接触 形成支撑点的连 线与地面构成的 面。
高塔为什么上端小，而下端大？
探究试验三：三角支架支撑面大小与结构的稳定性的关系。
4 影响结构稳定性的主要因素三：
支撑面的大小 注:支撑面越大越坚实，稳定性就越好。
（3）．比较左图中同一结构的几种连接方式,请判断 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：
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?
照相机为什么用三角架支撑而不用四角架？五角架……
探究试验四：不同结构形状的框架：
5 影响结构稳定性的主要因素四：
结构的形状 注:三角形有较好的稳定性。
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？
案例分析：静态的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：
胶接
焊接
榫接
影响结构强度的主要因素
结构的形状
结构外部形状
结构的构件截面形状
使用的材料 构件之间的连接方式
铰连接 刚连接
马上行动
（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?
可用直角铁片固定在连接处的背面。 （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。
：
• １.自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？ • ２.静止状态下陀螺会倾倒，而当它高速旋转时却可以立起来？
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。
• １、倒置的啤酒瓶可以预报地震。
• ２、在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻 倒打水。