第三节 结构的强度分析
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第三节 论证的强度与论据的强度第四节
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二 “皮特，快看这是什么！”周一回校，我就敞开行李袋，一个庞大物体 赫然眼前，毛茸茸的，散发出浓重的腥臭。1925年，我爸在斯图茨· 贝尔卡 特（Stutz Bearcat）工作，这件皮衣就是他当年穿过的。 “神圣的托莱多（美国城市）！”皮特虔诚地祷告。用手摸了摸衣服， 之后又将脸贴了上去。“神圣的托莱多！”他一遍又一遍地重复着，至少有 15到20遍。 “喜欢吗？”我问。 “哦！是的！”他喊着，将油滑的皮毛紧紧地抓在手中。然后防备地看 着我，问道：“你想要什么？” “你女朋友。”我直截了当，毫不含糊。 “波莉？”他轻声地问着，语气里充满了恐惧。“你想要波莉？” “是的。” 他狠狠地扔下大衣，坚定地说：“你休想。” 我耸了耸肩，说道“那好。你不想赶上潮流了吧！很好！那是你的事。” 我坐到椅子上，假装看书，却不时地用余光观察着皮特。他很纠结，先 看了看大衣（那神情仿佛是无家可归的人，用贪婪的目光望着面包房的橱 窗），继而决绝地转过身，紧紧地咬牙。之后，他又回头看着大衣，脸上流 露出了更深的希冀。然后，他又转过身，神情以没先前那么坚定。他的头一 直转过来转过去，这举止已深深地背叛了他的坚决，渴望毫不掩饰，下定的 决心也在慢慢消退。最后，他再也无法转过身去，只是傻傻地站在那儿，呆 呆地看着大衣，眼里尽是疯狂地渴求。 “其实我根本不爱波莉，”他喃喃地说，“我们还不是情侣，其实也没 什么关系的。”
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“你不会明白的，”他不耐烦地打断了我的唠叨。“事实就是这样。难道你不想赶上潮 流吗？” “一点也不。”我坦诚地回答。 “但是我想。”他郑重地宣布，“我要不惜一切代价得到熊皮大衣，不惜一切！” 我精密仪器般的大脑开始高速运行。“真的可以不惜一切？”我问道， （想到＄ ）小心翼翼地看着他。 “不惜一切。”他用有力而又坚定地语气确认。 我轻抚着下巴，陷入沉思。很庆幸，我知道上哪搞到一件熊皮大衣。我父亲毕业 时曾有一件，现在正躺在家中屋后阁楼上的大箱子里呢。刚巧，皮特也有我想要的东 西。其实，也不能说那是他的所有物，但至少他有着优先权——我指的是他的女友， 波莉· 伊思贝尔（Polly Espy）。 我垂涎波莉· 伊思贝尔已久。但有必要声明，从性质上来看，对这个年轻女孩的渴 望不是出于情感的。毋庸置疑，她是个让人动心的女孩。但我从不会让心控制大脑。 波莉虽美，但不是我心中完美的女孩：我要的是个精明敏捷、善于推理的女孩。 作为法律系的新生，不出几年就要踏入社会了。我深深感受到，之于律师，选对 妻子对他的职业生涯是多么重要！据我观察，成功的律师往往有着美丽、优雅而又智 慧的妻子，这仿佛就是定律，无一例外。忽略其中一条，波莉就很完美了。 她美丽。虽然不是封面女郎般的完美，但我相信假以时日，她必艳惊四座。美丽 这一条是没问题了。 她优雅。对这一条，我是很苛求的，在我眼中，优雅就要百分之百。她举止得体 而从容，看得出很有教养，用餐亦如是。我曾见过她在Kozy Kampus Korner吃招牌 菜，是猪排三明治，鲜嫩多汁，里面夹满了碎干果和一堆泡菜。但即使吃完，她依旧 是十指芊芊，不沾任何东西。 但很可惜，她缺乏智慧，而且是反其道而行。但我有自信能把她教聪明，不管怎 样，都是值得一试的。毕竟，改造笨的美女比改造聪明的丑女容易。 “皮特，你爱波莉· 伊思贝尔吗？”我问道。
岩体力学结构面的变形与强度性质
右图为这种结构面在法向应力较低条件下剪切时的剪应力-剪位移曲 线，由图可知，剪应力随剪位移增长至最大值后保持常量不变；剪 切峰值强度等于残余强度。而且在剪切过程中，垂直位移大体为零， 不发生压缩或剪胀。
各种结构面抗剪强度指标的变化范围
结构面剪切刚度直剪试验结果
五、粗糙起伏无充填的结构面的强度特征
充填粘土的断层，岩壁风化 15
5
33
0
充填粘土的断层，岩壁轻微 18
8
风化
新鲜花岗片麻岩不连续结构 20
10ห้องสมุดไป่ตู้
面
玄武岩与角砾岩接触面
20
8
37
0
40
0
45
0
致密玄武岩水平不连续结构 20
7
面
玄武岩张开节理面
20
8
38
0
45
0
玄武岩不连续面
12.7
4.5
0
结构面法向刚度直剪试验结果
岩 组
绢 英 岩
绢英 化花 岗岩
（一）规则锯齿形结构面
1. 当法向应力较低时 I 单个凸起体滑移面上的应力：
剪胀效应：结构面在剪切过程中,由 于起伏度的存在,结构面的摩擦角由 b 增大到( b + i ) 的现象。
剪胀：结构面在剪切过程中产生的 法向位移分量的现象。原因在于在 剪应力作用下,沿凸起的滑移,除产生 切向位移外,还产生沿向上的移动。
经验估算结构面特征法向刚度knmpacm剪切刚度ksmpacm抗剪强度参数摩擦角粘聚力cmpa充填粘土的断层岩壁风化15充填粘土的断层岩壁轻微风化18201040玄武岩与角砾岩接触面20玄武岩张开节理面20玄武岩不连续面12745结构类型未浸水抗剪强度浸水抗剪强度24mpa摩擦角cmpa摩擦角cmpa法向刚度kn1mpacm剪切刚度ks1mpacm平直粗糙有陡坎4041015020363801401643526290起伏不平粗糙有4244020027383901702334824199波状起伏粗糙3940012015363701101322544667平直粗糙3839007011353600800922462246平直粗糙有陡坎404202503538390260304213648108起伏大粗糙有陡坎43480350504041030043357867113波状起伏粗糙3940015023373801302738583863平直粗糙38400090153637008013211434558平直粗糙有陡坎404503004438410300341114772112起伏大粗糙有陡坎444803505540440360446116959120波状起伏粗糙4041025035384102103070844884平直粗糙3941015020374001501751904665结构面法向刚度直剪试验结果二剪切变形性质剪切应力剪切位移法向应力结构面剪切试验示意图结构面剪切位移剪切应力曲线峰值剪切强度残余剪切强度剪切位移一剪切变形特征二剪切变形本构方程卡尔哈韦kalhaway方程通过大量试验发现峰值前的剪应力剪位移曲线可用双曲线拟合三剪切刚度及其确定方法定义
各种结构面抗剪强度指标的变化范围
结构面剪切刚度直剪试验结果
五、粗糙起伏无充填的结构面的强度特征
充填粘土的断层，岩壁风化 15
5
33
0
充填粘土的断层，岩壁轻微 18
8
风化
新鲜花岗片麻岩不连续结构 20
10ห้องสมุดไป่ตู้
面
玄武岩与角砾岩接触面
20
8
37
0
40
0
45
0
致密玄武岩水平不连续结构 20
7
面
玄武岩张开节理面
20
8
38
0
45
0
玄武岩不连续面
12.7
4.5
0
结构面法向刚度直剪试验结果
岩 组
绢 英 岩
绢英 化花 岗岩
（一）规则锯齿形结构面
1. 当法向应力较低时 I 单个凸起体滑移面上的应力：
剪胀效应：结构面在剪切过程中,由 于起伏度的存在,结构面的摩擦角由 b 增大到( b + i ) 的现象。
剪胀：结构面在剪切过程中产生的 法向位移分量的现象。原因在于在 剪应力作用下,沿凸起的滑移,除产生 切向位移外,还产生沿向上的移动。
经验估算结构面特征法向刚度knmpacm剪切刚度ksmpacm抗剪强度参数摩擦角粘聚力cmpa充填粘土的断层岩壁风化15充填粘土的断层岩壁轻微风化18201040玄武岩与角砾岩接触面20玄武岩张开节理面20玄武岩不连续面12745结构类型未浸水抗剪强度浸水抗剪强度24mpa摩擦角cmpa摩擦角cmpa法向刚度kn1mpacm剪切刚度ks1mpacm平直粗糙有陡坎4041015020363801401643526290起伏不平粗糙有4244020027383901702334824199波状起伏粗糙3940012015363701101322544667平直粗糙3839007011353600800922462246平直粗糙有陡坎404202503538390260304213648108起伏大粗糙有陡坎43480350504041030043357867113波状起伏粗糙3940015023373801302738583863平直粗糙38400090153637008013211434558平直粗糙有陡坎404503004438410300341114772112起伏大粗糙有陡坎444803505540440360446116959120波状起伏粗糙4041025035384102103070844884平直粗糙3941015020374001501751904665结构面法向刚度直剪试验结果二剪切变形性质剪切应力剪切位移法向应力结构面剪切试验示意图结构面剪切位移剪切应力曲线峰值剪切强度残余剪切强度剪切位移一剪切变形特征二剪切变形本构方程卡尔哈韦kalhaway方程通过大量试验发现峰值前的剪应力剪位移曲线可用双曲线拟合三剪切刚度及其确定方法定义
[交通运输]4轨道强度和安全性计算
![[交通运输]4轨道强度和安全性计算](https://img.taocdn.com/s3/m/4b9cc462960590c69fc37695.png)
p 0.002h
h 允许欠超高。
实用文档
横向水平力系数 f
定义
轨底外缘弯曲应力与轨底中心弯曲应力的比值。
公式
f
0 0 i
2
式中 0 轨底外缘弯曲应力；
i 轨底内缘弯曲应力。
线路平面 横向水平力系数f
曲线半径（m） 直线
>=800 600 500 400 300
1.25
1.45 1.60 1.70 1.80 2.0
130km/h vs 160km/h
实用文档
轨道结构设计内容
轨道结构承载能力设计 静力学分析、计算，主要解决强度计算、永久变形和寿命
计算等问题 动力仿真计算
安全设计 机车车辆脱轨的预防 － 脱轨理论和计算方法（准静态计
算/动力计算）
轨道变形设计 指轨道几何形位的变化，轨道几何不平顺的动、静态标准
4
Q P e x cos x 2
q P e x cos x sin x
2
实用文档
单个集中荷载作用下静力学计算
单个集中荷载作用下 y，M，R 的计算
y
P 8 EJ
3
P 2k
(mm
)
M P kN m
4
R P a kN
2
为便于记忆式 ，进 对行 计简 算化 公 和 处 的 理 x的，函其数 实用文档
实用文档
基本假设
轨道和机车车辆均符合规定的标准要求 钢轨是一根支承在连续弹性基础上的无限长梁 轮载作用于钢轨对称面上，且两股钢轨上荷载相等 两股钢轨可以分开计算 钢轨的竖向抗弯刚度EJx和连续基础刚度对称于轨
道的中心线 不考虑轨道本身自重 轨枕＋道床 ＝> 弹性基础 符合Winkler 假设q ky
第三节 塔体强度校核
（1）风压的计算 ） 计算风压时，对于高度在10m以下的塔，按一段计算，以塔顶部 以下的塔， 计算风压时，对于高度在 以下的塔 按一段计算， 的风压值作为塔设备的均布风压，对于高度超过10m的塔体，应以 的塔体， 的风压值作为塔设备的均布风压，对于高度超过 的塔体 10m为一段分段计算，且将风力简化为作用于整段上的均布载荷。其 为一段分段计算， 为一段分段计算 且将风力简化为作用于整段上的均布载荷。 中任意计算段的风压为： 中任意计算段的风压为：
Doi------塔体各计算段处的外径，m； 塔体各计算段处的外径， ； 塔体各计算段处的外径 Do------塔顶管线外径，m； 塔顶管线外径， δsi ------ 塔设备第i段保温层厚度，m； 段保温层厚度， δps -------塔顶管线保温层厚度，m； 塔顶管线保温层厚度， K3------笼式扶梯当量宽度；当无确切数据时，可 取K3=0.400m 笼式扶梯当量宽度；当无确切数据时， K4------操作平台当量宽度，m； 操作平台当量宽度， ∑A------第i段内平台构件的投影面积，m2； 段内平台构件的投影面积， L0------操作平台所在计算段的长度，m； 操作平台所在计算段的长度，
1．正确选材 ． 金属材料的耐腐性能，与所接触的介质有关，因此，应根据介质的特性 合理选择。 2．采用覆盖层 ． 覆盖层的作用是将主体与介质隔绝开来。常用的有金属覆盖层与非金属 覆盖层。金属覆盖层是用对某种介质耐蚀性能好的金属材料覆盖在耐蚀性 能较差的金属材料上。常用的方法如电镀、喷镀、不锈钢衬里等。非金属 保护层常用的方法是在设备内部衬以非金属材料或涂防腐涂料。 3．采用电化学保护 ． 电化学保护是通过改变金属材料与介质电极电位来达到保护金属免受电 化学腐蚀的办法。电化学保护分阴极保护和阳极保护两种。其中阴极保护 法应用较多。 4．设计合理的结构 ． 塔设备的腐蚀在很多场合下与它们的结构有关，不合理的结构往往 引起 机械应力、热应力、应力集中和液体的滞留。这些都会加剧或产生腐蚀。 5．添加缓蚀剂 ． 在介质中加入一定量的缓蚀剂，可使设备腐蚀速度降低或停止。
压力容器--设计基础(二)
压力容器的强度与设计（江苏省压力容器检验员培训考核班专题讲座）第三节强度理论一、压力容器的失效压力容器在设定的操作条件下，因尺寸、形状或材料性能发生改变而完全失去或不能达到原设计要求（包括功能和寿命等）的现象，称为压力容器失效。
尽管失效的原因多种多样，失效的最终表现形式均为泄漏、过度变形和断裂。
压力容器的失效形式大致可分为强度失效、刚度失效、稳定失效和泄漏失效等四大类。
1.强度失效因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称为强度失效。
包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂等。
韧性断裂：是压力容器在载荷作用下，产生的应力达到或接近所用材料的强度极限而发生的断裂。
其特征是断后有肉眼可见的宏观变形，断口处厚度显著减薄；没有或偶尔有碎片。
厚度过薄和内压过高是引起压力容器韧性断裂的主要原因。
脆性断裂：是指变形量很小、且在壳壁中的应力值远低于所用材料的强度极限时所发生的断裂。
这种断裂是在较低应里状态下发生，故又称为低应力脆断。
其特征是断裂时容器没有鼓胀，即无明显的塑性变形；其断口齐平，并与最大应力方向垂直；断裂的速度极快，常使容器断裂成碎片。
材料脆性和缺陷两种原因都会引起压力容器发生脆性断裂。
疲劳断裂：压力容器在服役中，在交变载荷作用下，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生断裂失效的过程，称为疲劳断裂。
交变载荷是指大小和（或）方向都随时间周期性（或无规则）变化的载荷，它包括压力波动、热应力变化、开车停车等；原材料或制造过程中产生的裂纹，在交变载荷的反复作用下扩展也会导致压力容器的疲劳破坏。
由于疲劳源于局部应力较高的部位，如接管根部，往往在压力容器工作时发生，因而破坏时容器总体应力水平较低，没有明显的变形，是突发性破坏，危险性很大。
随着交变载荷反复作用次数的增加，疲劳裂纹不断扩展。
只有当疲劳裂纹扩展到一定值时，才回发生疲劳破坏。
因此，疲劳破坏需要有一定时间。
蠕变断裂：压力容器在高温下长期受载，随时间的增加材料不断发生蠕变变形，造成厚度明显减薄与鼓胀变形，最终导致压力容器断裂的现象，称为蠕变断裂。
工程中块体的强度、刚度和稳定性分析
工程中块体的强度、刚度和 稳定性分析
工力09-1班
焦波波 李海东 高清毅 邓戎龙
第一节 块体理论
1.1块体理论介绍 1.2块体的分类 1.3块体理论的基本假设
1.1块体理论介绍
块体理论是基于自然界中岩体(含大量结构面的岩石所组成的 结构体)针对过去将岩体作为弹性的均质连续体而提出的一种完全 不同的认识。块体理论认为，岩体是被断层、节理裂隙、层面以 及软弱夹层等结构面切割许多坚硬岩块所组成的结构体而形成的 非均质连续体。运用该理论对岩体进行稳定分析时，把岩体看作 是刚性块体组成的结构体，破坏机理为刚性块体沿软弱结构面滑 移，力学模型为刚性平移。
引入内摩擦角，并定义 f tan ，这个准则在平面上 是一条直线。当此应力圆与式(3-1)所表示的直线相切时， 即发生破坏 。 根据材料力学： ( 1 3 ) ( 1 3 ) cos 2
1 ( 1 3 ) sin 2 2 库仑准则在主应力平面上的表示:
第三节 块体的强度及刚度计算
3.1强度及刚度介绍 3.2岩石的强度理论 3.3岩体的强度分析
3.1强度及刚度介绍
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属 被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种: (1)抗压强度--材料承受压力的能力。 (2)抗拉强度--材料承受拉力的能力。 (3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力。 (4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力。
摩尔库伦准则在主应力平面上的关 系
对于莫尔—库仑准则，需要以下指出三点： （1）库仑准则是建立在实验基础上的破坏判据。 （2）库仑准则和莫尔准则都是以剪切破坏作为其物理 机理，但是岩石试验证明：岩石破坏存在着大量的微破 裂，这些微破裂是张拉破坏而不是剪切破坏。
工力09-1班
焦波波 李海东 高清毅 邓戎龙
第一节 块体理论
1.1块体理论介绍 1.2块体的分类 1.3块体理论的基本假设
1.1块体理论介绍
块体理论是基于自然界中岩体(含大量结构面的岩石所组成的 结构体)针对过去将岩体作为弹性的均质连续体而提出的一种完全 不同的认识。块体理论认为，岩体是被断层、节理裂隙、层面以 及软弱夹层等结构面切割许多坚硬岩块所组成的结构体而形成的 非均质连续体。运用该理论对岩体进行稳定分析时，把岩体看作 是刚性块体组成的结构体，破坏机理为刚性块体沿软弱结构面滑 移，力学模型为刚性平移。
引入内摩擦角，并定义 f tan ，这个准则在平面上 是一条直线。当此应力圆与式(3-1)所表示的直线相切时， 即发生破坏 。 根据材料力学： ( 1 3 ) ( 1 3 ) cos 2
1 ( 1 3 ) sin 2 2 库仑准则在主应力平面上的表示:
第三节 块体的强度及刚度计算
3.1强度及刚度介绍 3.2岩石的强度理论 3.3岩体的强度分析
3.1强度及刚度介绍
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属 被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种: (1)抗压强度--材料承受压力的能力。 (2)抗拉强度--材料承受拉力的能力。 (3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力。 (4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力。
摩尔库伦准则在主应力平面上的关 系
对于莫尔—库仑准则，需要以下指出三点： （1）库仑准则是建立在实验基础上的破坏判据。 （2）库仑准则和莫尔准则都是以剪切破坏作为其物理 机理，但是岩石试验证明：岩石破坏存在着大量的微破 裂，这些微破裂是张拉破坏而不是剪切破坏。
第三节剪力墙结构
剪力墙布置的位置
(16)框支梁、柱截面尺寸
框支梁宽度不宜小于上层墙体厚度的2倍，且小于400mm。框支梁高度：当进行抗 震设计时不应小于跨度的1／6；进行非抗震设计时小应小于跨度的1／8，也可采 用加腋梁。框支柱的截面宽度宜与粱宽相等，也可比梁宽度大50；非抗震设计时 框支柱的截面宽度不宜小于400mm，框支柱截面高度不宜小于梁跨度 的1/15；进行抗震设计时框支柱的截面宽度不宜小于450mm，框支柱截面高度不 宜小于梁跨度的1／12，柱净高与截面长边尺寸之比宜大4
剪力墙墙体上开洞的基本要求
若将洞口沿竖向成列布置，而使上下洞口之间的连梁有足够尺寸，同 样可以保证抗剪强度的要求。
剪力墙的受力特点
1.墙肢 在整个截面剪力墙中，墙肢处于受压、受弯和受剪状态； 而开洞剪力墙的墙肢大多处于受压受弯和受剪状态。 2.连梁 剪力墙结构中的连梁承受弯矩、剪力、轴力的共同作用， 属于受弯构件。由于在剪力墙结构中连梁的跨高比都比 较小，因而连梁容易出现裂缝，也容易出现剪切破坏， 连梁通常采用对称配筋。
剪力墙的形状
• 剪力墙对水平荷载的反应与其形状及方向有关 • 开口型的：一字形、L形、Z形、槽形、I形、T形等 • 封闭型的—方形、三角形、圆形等
剪力墙布置的位置
(1)剪力墙在平面上应沿建筑物主轴方向布置 当建筑物为矩形、T形和L形平面时，剪力墙应沿两 个主轴方向布置；建筑物为△形、Y形、十字形平面时， 剪力墙应沿三个或四个主轴方向布置，○形平面，则沿 径向布置成辐射状
剪力墙布置的位置
（6）对抗震要求的建筑，应避免抗震性能不良的鱼骨式的平面布置 （7）当建筑平面形状任意时，在受力复杂处，剪力墙应适当加密
鱼骨式剪力墙平面布置图
抗弯强度第三节规范强度计算公式第四节梁的整体稳定计算
（3）在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，应 在其相交处将纵向加劲肋断开，横向加劲肋保持连续。其绕
z轴的惯性矩还应满足：
Iz 3h0tw 3
（4）横向加劲肋端部的处理：
3、支承加劲肋
（1）稳定性计算：
N f
A
支承加劲肋按承受固定集中荷载或梁支座反力的轴心受
压构件，计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截
2．H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其 宽度b之比不超过表5.4所规定的数值时.
表5.4 H型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大L1/b1值
钢号
跨中无侧向支撑点的梁
荷载作用在于翼缘 荷载作用于下翼缘
Q235
13.0
20.0
Q345
10.5
16.5
Q390
10.0
15.5
Q420
三、腹板的屈曲
1.复合应力作用板件屈曲
仅配置有横向加劲肋的腹板
()2c ( )21
cr
ccr cr
同时配置有横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板
（1）受压翼缘与纵向加劲ห้องสมุดไป่ตู้之间
( c )2( )21
cr1
ccr1
cr1
（2）受拉翼缘与纵向加劲肋之间
( )2c ( )21
cr2
ccr2
边 缘 的 局 部 承 压 强 度 。 假 定 集 中 荷 载 从 作 用 处 在 h y 高 度 范 围 内 以 1 :2 .5 扩 散 ， 在
h R 高 度 范 围 内 以 1 :1 扩 散 ， 均 匀 分 布 于 腹 板 高 度 计 算 边 缘 。 这 样 得 到 的 c 与 理 论
的局部压力的最大值十分接近。局部承压强度可按下式计算
z轴的惯性矩还应满足：
Iz 3h0tw 3
（4）横向加劲肋端部的处理：
3、支承加劲肋
（1）稳定性计算：
N f
A
支承加劲肋按承受固定集中荷载或梁支座反力的轴心受
压构件，计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截
2．H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其 宽度b之比不超过表5.4所规定的数值时.
表5.4 H型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大L1/b1值
钢号
跨中无侧向支撑点的梁
荷载作用在于翼缘 荷载作用于下翼缘
Q235
13.0
20.0
Q345
10.5
16.5
Q390
10.0
15.5
Q420
三、腹板的屈曲
1.复合应力作用板件屈曲
仅配置有横向加劲肋的腹板
()2c ( )21
cr
ccr cr
同时配置有横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板
（1）受压翼缘与纵向加劲ห้องสมุดไป่ตู้之间
( c )2( )21
cr1
ccr1
cr1
（2）受拉翼缘与纵向加劲肋之间
( )2c ( )21
cr2
ccr2
边 缘 的 局 部 承 压 强 度 。 假 定 集 中 荷 载 从 作 用 处 在 h y 高 度 范 围 内 以 1 :2 .5 扩 散 ， 在
h R 高 度 范 围 内 以 1 :1 扩 散 ， 均 匀 分 布 于 腹 板 高 度 计 算 边 缘 。 这 样 得 到 的 c 与 理 论
的局部压力的最大值十分接近。局部承压强度可按下式计算
高中通用技术课《结构的强度(1)》优质课教学设计、教案
地质版高中技术与设计2(必修)教材第一章第三节教学设计【课题】结构的强度一、教材分析：本节教材包含三个内容：“怎样理解‘结实’”、“应力与强度”、“影响结构强度的因素”，通过三个技术试验，让学生理解结构的强度，分析影响它们的因素。
应力计算属于定量计算的内容，教师要注意引导学生在定性分析的基础上，进一步认识技术与设计中数据要求的重要性，不仅要让学生认识物体的结构特点，还要让学生注重其技术数据。
结构的强度是第一章的教学重点，也是难点。
通过本节的学习，应在对结构的功能及本质理解的基础上，通过技术试验，理解结构的强度，分析影响因素。
影响结构强度的因素也是本节的教学重点。
正确认识这些因素，对于学生正确地选择结构和材料，增加结构的强度是很重要的。
在研究结构的强度时，要从结构的形状、材料及连接方式三方面分析。
二、课标分析：本节内容来源于技术与设计2 第一章结构与设计，课标要求学生理解结构强度的基本概念，能通过技术试验分析影响结构强度的因素，并写出试验报告，由于技术与设计2 的教学要面向生活和生产的实际，因此在教学中要引导学生关注技术试验，理解技术设计中所蕴含的文化内涵，注重归纳技术设计的思想和方法，并将它们迁移到日常中灵活运用，要使学生善于总结具有典型性的技术问题的解决策略。
三、学情分析：通过对前两节内容的学习，学生对结构的概念、结构的受力及一般分类有了初步的认识，另外，学生在生活中对“结构是否结实”有一些感性认识，但没有上升到理论高度，因此，本节课利用一系列试验，让学生自主探究影响结构强度的因素，进而进一步理解结构的强度。
四、教学目标：知识与技能：1、理解应力和强度的概念，知道强度与应力之间的关系。
2、能通过简单的技术试验，掌握影响结构强度的主要因素。
3、能够运用影响结构强度的因素，分析结构的强度。
过程与方法：1、小组协作完成三个研究影响结构强度的因素的试验，讨论交流得出结论。
2、小组协作完成纸绳拉伸试验，并整理记录，完成试验报告。
第3章杆件的强度分析总结
对于一般的机械设计、制造，在静载条件下，对塑性材料取
S＝1.5～2.0；对脆性材料取S＝2.0～5.0，若材质均匀性差，
且杆件很重要也可取S＝3.0～9.0。
二.杆件的强度条件 为使杆件在工作中安全可靠(即强度足够)，必须使其所受的 最大工作正应力s max 小于或等于其在拉伸(压缩)时的许用正 应力 s ，即
s max
FN s A
A
s
FN
FN As
第三章 拉压杆件的承载能力
第一讲：构件承载能力概述；轴向拉伸与压 缩的概念；轴向拉伸与压缩时截面上的内力 第二讲：轴向拉伸（或压缩）的强度计算 第三讲：轴向拉伸（或压缩）的变形
一、材料力学的任务
解决构件在外力（其它物体对构件的作用
力）作用下产生变形和破坏的问题（安全问 题）。在实验的基础上，提供一种理论依据和
本章重点：
轴力图的画法； 金属材料拉伸和压缩时的力学性能分析； 拉压杆件的强度计算
本章难点：
拉压杆件的强度计算 拉压杆件的变形
第一节 杆件的轴向拉伸及压缩
一.轴向拉伸及压缩的概念 P P
轴向拉伸：在力的作用下杆件产生轴向伸长的变形。对 应的外力称为拉力。 P P
轴向压缩：在力的作用下杆件产生轴向缩短的变形。对 应的外力称为压力。 产生轴向拉伸(或压缩)变形的杆件，简称为拉(压)杆。
材料力学的研究对象——变形固体
材 料 模 型
变形体模型
刚体模型
三、杆件变形的基本形式
四种：拉伸（或压缩）、剪切、扭转、弯曲
a) F F c) F
b) F
F
F
材料力学主要研究杆件尤其是直杆的基本变形和组 合变形。
杆件的强度分析实验介绍
S＝1.5～2.0；对脆性材料取S＝2.0～5.0，若材质均匀性差，
且杆件很重要也可取S＝3.0～9.0。
二.杆件的强度条件 为使杆件在工作中安全可靠(即强度足够)，必须使其所受的 最大工作正应力s max 小于或等于其在拉伸(压缩)时的许用正 应力 s ，即
s max
FN s A
A
s
FN
FN As
第三章 拉压杆件的承载能力
第一讲：构件承载能力概述；轴向拉伸与压 缩的概念；轴向拉伸与压缩时截面上的内力 第二讲：轴向拉伸（或压缩）的强度计算 第三讲：轴向拉伸（或压缩）的变形
一、材料力学的任务
解决构件在外力（其它物体对构件的作用
力）作用下产生变形和破坏的问题（安全问 题）。在实验的基础上，提供一种理论依据和
本章重点：
轴力图的画法； 金属材料拉伸和压缩时的力学性能分析； 拉压杆件的强度计算
本章难点：
拉压杆件的强度计算 拉压杆件的变形
第一节 杆件的轴向拉伸及压缩
一.轴向拉伸及压缩的概念 P P
轴向拉伸：在力的作用下杆件产生轴向伸长的变形。对 应的外力称为拉力。 P P
轴向压缩：在力的作用下杆件产生轴向缩短的变形。对 应的外力称为压力。 产生轴向拉伸(或压缩)变形的杆件，简称为拉(压)杆。
材料力学的研究对象——变形固体
材 料 模 型
变形体模型
刚体模型
三、杆件变形的基本形式
四种：拉伸（或压缩）、剪切、扭转、弯曲
a) F F c) F
b) F
F
F
材料力学主要研究杆件尤其是直杆的基本变形和组 合变形。
杆件的强度分析实验介绍
第三节 通用曲柄压力机主要零部件结构-离合制动和动力及辅助系统
半圆转键 中套
结合前面的二维图，看 下面和转键配合的几个 件
矩形转 键中套
连接操纵踏 板
弯棒
操纵器座
拉离 合器 转键 用的
电磁铁控制离合器 的电器部分
（二）、带式制动器
• 作用：吸收从动部分的动能，让滑块及时停止在相应 的位置上。
• （1）偏心带式制动器
偏心制动轮安在曲轴一端，外包制动带。 制动带一端与机身铰接，另一端用制动弹簧2张紧。 曲轴位于上死点，制动力矩最大 (大于从动部分惯性 ）
❖ 摩擦离合－制动器：摩擦离合器依靠摩擦力使主动部分与 从动部分接合起来，摩擦制动器依靠摩擦传递扭矩并吸收 动能。
❖ 带式制动器：安装在曲轴一端，通常和刚性离合器配合使 用。
3
（一）、刚性离合器
1、转键离合器及其操纵机构
结构组成（半圆形双转键离合器）：
主动部分——大齿轮、中套、滑动轴承等； 从动部分——曲轴、内套、外套等； 接合件——工作键（主键）和副键； 操纵机构——关闭器等。
E4S-800压力机部分气动系统图
查一下 这些符 号代表 什么意 义
2、压力机润滑
1、润滑种类和润滑方式 按油品的种类分： 稠油润滑：油膜强度高，流动性差，需填充、涂刷或强制压 入 常用钙基润滑脂L-AN100以上全损耗系统用油，二硫 化钼。 稀油润滑：流动性好，内摩擦小，传动效率高。常用LAN15~ L-AN46全损耗系统用油。
飞轮速差导致的能量输出：
飞轮的转动惯量是指所有转动部件等效到飞轮轴上的等 效值，不光是飞轮本身的转动惯量。
飞轮轴上的扭矩变化：
制动器
台式压力机只 有一个皮带轮 做飞轮
这种小型 的压力机 也只有一 个大皮带 轮做飞轮
和我们实 验室的基 本一样
压力容器的设计—内压薄壁容器圆筒的强度设计
1.容器的设计压力？
2.若容器安放有安全阀，设计压力？
19
（5）外压容器——取 p≥正常操作下可能产生的 最大压差。
注意：“正常操作”——含空料，真空检漏， 稳定生产，中间停车等情况。 （6）真空容器— ※不设安全阀时，取0.1MPa ； ※设有安全阀时 取Min（1.25×△p ,0.1MPa) 。
16
设计压力p：设定的容器顶部的最高压力---设计载荷。
取值方法：
（1）容器上装有安全阀
取不低于安全阀开启压力 ： p ≤（1.05～1.1）pw
系数取决于弹簧起跳压力 。
17
防爆膜装置示意图
（2）容器内有爆炸性介质，安装有防爆膜时：
取 设计压力为爆破片设计爆破压力加制造范围上限。 P44 表3-1。
当 s
4
2、强度安全条件
为了保证结构安全可靠地工作，必须留有一定的安 全裕度，使结构中的最大工作应力与材料的许用应 力之间满足一定的关系，即
当
0
n
=
0 —极限应力（由简单拉伸试验确定）
当 —— 相当应n 力—，安M全Pa，系可数由强度理论确定
0 —— 极限应力，—M许P用a，应可力由简单拉伸试验确定
2、当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且 不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不 计。
42
（2）腐蚀裕量C2
容器元件由于腐蚀或机械磨损——厚度减薄。
——在设计壁厚时要考虑容器使用寿命期内的安全性！
具体规定如下：
对有腐蚀或磨损的元件:
C2=KaB
Ka---腐蚀速率（mm/a），由材料手册或实验确定。
要知道！
（1）需要焊后热处理的容器，须热处理后进行 压力试验和
2.若容器安放有安全阀，设计压力？
19
（5）外压容器——取 p≥正常操作下可能产生的 最大压差。
注意：“正常操作”——含空料，真空检漏， 稳定生产，中间停车等情况。 （6）真空容器— ※不设安全阀时，取0.1MPa ； ※设有安全阀时 取Min（1.25×△p ,0.1MPa) 。
16
设计压力p：设定的容器顶部的最高压力---设计载荷。
取值方法：
（1）容器上装有安全阀
取不低于安全阀开启压力 ： p ≤（1.05～1.1）pw
系数取决于弹簧起跳压力 。
17
防爆膜装置示意图
（2）容器内有爆炸性介质，安装有防爆膜时：
取 设计压力为爆破片设计爆破压力加制造范围上限。 P44 表3-1。
当 s
4
2、强度安全条件
为了保证结构安全可靠地工作，必须留有一定的安 全裕度，使结构中的最大工作应力与材料的许用应 力之间满足一定的关系，即
当
0
n
=
0 —极限应力（由简单拉伸试验确定）
当 —— 相当应n 力—，安M全Pa，系可数由强度理论确定
0 —— 极限应力，—M许P用a，应可力由简单拉伸试验确定
2、当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且 不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不 计。
42
（2）腐蚀裕量C2
容器元件由于腐蚀或机械磨损——厚度减薄。
——在设计壁厚时要考虑容器使用寿命期内的安全性！
具体规定如下：
对有腐蚀或磨损的元件:
C2=KaB
Ka---腐蚀速率（mm/a），由材料手册或实验确定。
要知道！
（1）需要焊后热处理的容器，须热处理后进行 压力试验和
第三节 单个螺栓连接的强度计算
近似为: τ 0.5 σ
三、紧螺栓连接 1、只受预紧力的螺栓连接 （2）螺栓强度计算 拉、扭联合作用时，按第四强度理论： 当量拉应力： ca 强度条件： ca 设计式：
2 3 2 2 3(0.5 ) 2 1.3
MPa
1.3 F 0 1.3 [ ] 2 d 1 / 4
5-5螺栓组连接设计与受力分析
一、结构设计原则
2、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理
1）当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位
置适当靠近连接接合面的边缘，以减少螺栓的受力
5-5螺栓组连接设计与受力分析
一、结构设计原则
2、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理
2）对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上成 排地布置8个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均； 3）当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗剪零 件来承受横向载荷。
（ ） 2 f F0 1 D0 D K s Ft 2 2 K F D 1.2 400 500 得F0 s t 5333 .3N 2 fD0 2 0.15 150
4 1.3F0 4 1.3 5333 .3 12.130 mm [ ] 60
（2） d1
三、紧螺栓连接 2、受轴向工作载荷时：
静强度条件： ca 1.3
1.3F2 [ ] 2 d1 / 4 MPa
注意：对于普通螺栓连接，无论连接是受横向工作载荷 还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用。 紧螺栓联接在轴向力作用下应能保证被联接件的结合面不 出现缝隙，即参与预紧力应大于零F1 >0 。当工作载荷F稳定 时，取 1）无特殊要求时 F1 =（0.2~0.6) F 2）变载作用时 F1 =（0.6~1.0) F
材料力学挤压与拉伸-强度计算
材料力学
第七章 第三节 连接件的强度计算
III. 关于安全因数的考虑
（1）理论与实际差别：考虑极限应力(s，0.2， b，bc) 、横截面尺寸、荷载等的变异，以及计 算简图与实际结构的差异。 （2）足够的安全储备：使用寿命内可能遇到意外 事故或其它不利情况，也计及构件的重要性及破 坏的后果。
材料力学
第七章 第四节 应力集中
试验结果表明：截面尺寸改变得越 急剧、角越尖，孔越小，应力集中 的程度就越严重。因此，零件应尽 量避免带尖角的孔和槽，对阶梯轴 的过渡圆弧，半径应尽量大一些。
材料力学
第七章 第四节 应力集中
应力集中对强度的影响
塑性材料制成的杆件受静荷载情况下：
荷载增大进 入弹塑性 极限荷载
当 ， 分 别 达 到 [ ] ， [ ] 时 ， 材料的利用最合理
F 4F 0.6 2 得 d : h 2.4 dh d
材料力学
第七章 第三节 连接件的强度计算
二、挤压实用计算
挤压：联接和被联接件接触面相互压紧的现象。 有效挤压面：挤压面面积在垂 直于总挤压力作用线平面上的 投影。 挤压时，以P 表示挤压面上传 递的力，Abs 表示挤压面积， 则挤压应力为
b
bc
nb
nb
其中，nb——对应于拉、压强度的安全因数
材料力学
第七章 第三节 连接件的强度计算
II. 拉(压)杆的强度条件
FN x max Ax [ ] max
其中：max——拉(压)杆的最大工作应力；
[]——材料拉伸(压缩)时的许用应力。
材料力学
Ⅱ
第七章 第三节 连接件的强度计算
例 电瓶车挂钩由插销联接，如图示。插销材料为20钢，[τ]=30MPa ，[σbs]＝100MPa，直径d=20mm。挂钩及被联接的板件的厚度分别 为t=8mm和1.5t=12mm。牵引力F=15kN。试校核插销的强度。
机械结构设计课程教学大纲
《机械结构设计》课程教学大纲执笔人：陈建毅编撰日期：2009年8月30日一、课程概述《机械结构设计》是工业设计专业的职业核心课程〔属于B类〕，它包括理论力学、材料力学和机械设计根底三局部内容。
计划时数为68学时，本课程4学分。
通过本课程的学习，使学生掌握工程力学和机械设计有关的根本概念、根本理论和根本方法。
会对物体进展正确的受力分析，会分析计算一些简单力学问题。
培养学生对工程设计中的强度、刚度和稳定性问题有明确的根本概念，必要的根底知识和比拟熟练的计算能力、分析能力和初步的实验分析能力。
使学生学会应用工程力学的根本理论和方法分析与解决机械工程中的一些简单实际问题。
掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、性能特点，与其使用、维护的根底知识。
掌握常用机构的根本理论和设计方法，常用零部件失效形式、设计准那么和设计方法。
在本课程的学习，注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。
教学对象：工业设计专业大二上学期的高职学生。
二、教学内容描述教学内容分成两个模块：工程力学根底和机械设计根底。
工程力学主要内容分为静力分析和强度分析；机械设计根底分为机械零件根底、常用机构、机械传动根底。
第一篇工程力学根底第一章工程力学的根本概念教学内容：第一节工程力学与工业设计第二节工程力学的研究对象与根本内容第三节工程力学的根本概念第四节静力学公理第五节约束与约束反力第六节别离体与受力图教学要求：了解力与力系的根本概念，掌握静力学的根本公理和各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取别离体，画受力图。
第二章构件与产品的静力分析教学内容：第一节平面力系的简化与合成第二节平面力系平衡问题的求解第三节空间力系简介超静定的概念第四节物体的重心和平面图形的形心第五节摩擦与摩擦力第六节功与功率教学要求：掌握平面汇交力系的简化和平面简单力系的平衡条件。
理解力、力矩、力偶、力偶矩等根本概念和性质，能熟练计算力的投影和力矩。
掌握平面任意力系的平衡条件，能熟练应用各种形式的平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。
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生的内力为30N，完成下面问题。
花架承受的最大应力是__1_6_0_/_3_∏__N_/_c_m_2____。
支柱形状 应力大小δ=变N形/S情况 抵抗变形能力 强 度
最粗处
最细处单
结论
小
小
大
大
大位：牛/平大方厘米、 牛小/平方毫米小
同种材料的支柱，粗的比细的强度大
影响结构强度的因素：
问题探讨
问题四：纸的承重试验
第三节 结构的强度与稳定性
—— 结构的强度
成武一中 刘尚国
请同学们注意观察房屋受损情况
最牛的希望小学—刘汉希望小学
Hale Waihona Puke 思考问题在大地震当中，为什么有的建 筑物的结构受到严重破坏，而有的 结构却完好无损呢？
第三节 结构的强度与稳定性
—— 结构的强度
结构的强度
强度 —物体结构抵抗变形的能力。
强度是一种能力，是指在外力的作用下， 所具有的不被外力破坏的能力。
不同材料的结构强度不同 分子结构的搭配与排列的方式不同
几种常用材料的容许应力值
材料 灰铸铁
普通碳钢Q215(A2) 普通碳钢Q235(A3)
低碳合金钢 铜 铝 松木（顺纹）
抗拉应力 28～78 137～152 152～167 211～238 29～118 29～78 6.9～9.8
抗压应力 18～147 137～152 152～167 211～238 29～118 29～78 8.6～12
1、结构的形状 2、结构的材料 3、结构的连接方式
结构的连接
不同的材料有不同的连接方式。连接方式不同，结 构的强度也不同，结构构件的连接方式：铰连接和 刚连接。
连接方式 铰连接
刚连接
连接特征
应用举例
被连接的构件在连接
处不能相对移动，可 以相对转动
螺栓、折叠式雨 伞伞骨连接
被连接的构件在连接 焊接件、木凳的
赵州桥:当今世界上跨度最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥
问题探讨
问题五：不同材料的试验。 相同规格的钢条与竹条，分别在它们上面放上重物，
观察其变形情况，并填写表格。
材 料 变形大小 抵抗变形能力 强 度 钢条 竹条 结论
影响结构强度的因素：
1、结构的形状 2、结构的材料
结构的材料
组成结构的常见材料：塑料、木材、钢材等。
问题探讨
问题一：一根筷子和一把筷子的故事
古代有几兄弟经常打架，父亲就给他们现身说法：一根筷 子容易被人折断，两根筷子还是容易折断，三根筷子有点 难……十根筷子就折不断了。从此，几兄弟便团结起来。
筷子数量
易折情况
强度
一根
易折断
小
一把
不易折断
大
结 论 同种材料，一把筷子比一根筷子的强度大
应力
应力就是作用在单位面积上的内力，内力是
请同学们展开想象，通过改变纸张的形状来承 载重物，看谁构思的巧妙，并填写表格。
形状
平板状纸板 瓦楞状纸板
… 结论
支撑重量
强度
影响结构强度的因素：
1、结构的形状
结构的形状
➢三角形
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。
结构的形状
➢三角形 ➢拱形
拱形结构对承受荷载有利，荷载压力作用在拱上，圆拱再 把力传到其四周的支撑上。
思考：为什么现在建造大楼的梁都采用钢筋混泥
土结构？
钢筋混泥土结构
混泥土擅长抗压能力，而钢筋擅长抗拉能力
问题探讨
问题六：连接方式试验 分别对两个材质和尺寸相同的四边形，施加一个外
力，观察四边形的变形情况，并填写表格。
连接方式 变形大小 抵抗变形能力 强 度 胶连接 钉连接 结论
影响结构强度的因素：
设计方案
方案1 方案2 方案3
内
容
实现的方式、方法、途径
课堂回放
结构的强度
概念：物体结构抵抗变形的能力
强度
衡量尺度
应力
形状
材料
影响结构强度的因素
连接方式
外因
处既不能相对移动， 榫结构、胶合物
也不能相对转动
品
铰连接
刚连接
门窗的合页
榫卯结构
构件在连接处不能相对移动，可相对转动 构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。
讨论探究：
除了上述三种因素以外，还有 没有其他因素影响结构的强度？
知识应用：
板凳是人们常坐的工具之一，下面是我做的 一个小板凳，但是板凳的抗压能力非常小，想法 改进一下。请你就如何增大板凳的强度提出两种 或两种以上的方案。
构件分子之间产生的一种抵抗变形的力。 公 式：应力=内力/构件截面积
δ=N/S
δ表示应力 N表示内力 S表示构件截面积
度量单位：牛/平方厘米、 牛/平方毫米
思考：试解释，为何一根筷子
容易断，而多根筷子不易折？
公 式：应力=内力/构件截面积 δ=N/S
问题探讨
问题二：弹簧拉伸实验: 分别用大小不同的力来拉弹簧，观察弹簧前后变
形的情况，并填写下面的表格。
用力大小 小 大
达到一定值 结论
弹簧的变形情况
小 大 结构被破坏 结构承受的应力有一个最大值
容许应力：
我们把结构或构件能够承受的最大应力 称为该结构或构件的容许应力。
问题探讨
问题三：如图花架支柱最粗处的直径为3cm，
最细处直径公为最式粗处：的应一力半，=外内力力冲/击构所件产截面积
花架承受的最大应力是__1_6_0_/_3_∏__N_/_c_m_2____。
支柱形状 应力大小δ=变N形/S情况 抵抗变形能力 强 度
最粗处
最细处单
结论
小
小
大
大
大位：牛/平大方厘米、 牛小/平方毫米小
同种材料的支柱，粗的比细的强度大
影响结构强度的因素：
问题探讨
问题四：纸的承重试验
第三节 结构的强度与稳定性
—— 结构的强度
成武一中 刘尚国
请同学们注意观察房屋受损情况
最牛的希望小学—刘汉希望小学
Hale Waihona Puke 思考问题在大地震当中，为什么有的建 筑物的结构受到严重破坏，而有的 结构却完好无损呢？
第三节 结构的强度与稳定性
—— 结构的强度
结构的强度
强度 —物体结构抵抗变形的能力。
强度是一种能力，是指在外力的作用下， 所具有的不被外力破坏的能力。
不同材料的结构强度不同 分子结构的搭配与排列的方式不同
几种常用材料的容许应力值
材料 灰铸铁
普通碳钢Q215(A2) 普通碳钢Q235(A3)
低碳合金钢 铜 铝 松木（顺纹）
抗拉应力 28～78 137～152 152～167 211～238 29～118 29～78 6.9～9.8
抗压应力 18～147 137～152 152～167 211～238 29～118 29～78 8.6～12
1、结构的形状 2、结构的材料 3、结构的连接方式
结构的连接
不同的材料有不同的连接方式。连接方式不同，结 构的强度也不同，结构构件的连接方式：铰连接和 刚连接。
连接方式 铰连接
刚连接
连接特征
应用举例
被连接的构件在连接
处不能相对移动，可 以相对转动
螺栓、折叠式雨 伞伞骨连接
被连接的构件在连接 焊接件、木凳的
赵州桥:当今世界上跨度最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥
问题探讨
问题五：不同材料的试验。 相同规格的钢条与竹条，分别在它们上面放上重物，
观察其变形情况，并填写表格。
材 料 变形大小 抵抗变形能力 强 度 钢条 竹条 结论
影响结构强度的因素：
1、结构的形状 2、结构的材料
结构的材料
组成结构的常见材料：塑料、木材、钢材等。
问题探讨
问题一：一根筷子和一把筷子的故事
古代有几兄弟经常打架，父亲就给他们现身说法：一根筷 子容易被人折断，两根筷子还是容易折断，三根筷子有点 难……十根筷子就折不断了。从此，几兄弟便团结起来。
筷子数量
易折情况
强度
一根
易折断
小
一把
不易折断
大
结 论 同种材料，一把筷子比一根筷子的强度大
应力
应力就是作用在单位面积上的内力，内力是
请同学们展开想象，通过改变纸张的形状来承 载重物，看谁构思的巧妙，并填写表格。
形状
平板状纸板 瓦楞状纸板
… 结论
支撑重量
强度
影响结构强度的因素：
1、结构的形状
结构的形状
➢三角形
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。
结构的形状
➢三角形 ➢拱形
拱形结构对承受荷载有利，荷载压力作用在拱上，圆拱再 把力传到其四周的支撑上。
思考：为什么现在建造大楼的梁都采用钢筋混泥
土结构？
钢筋混泥土结构
混泥土擅长抗压能力，而钢筋擅长抗拉能力
问题探讨
问题六：连接方式试验 分别对两个材质和尺寸相同的四边形，施加一个外
力，观察四边形的变形情况，并填写表格。
连接方式 变形大小 抵抗变形能力 强 度 胶连接 钉连接 结论
影响结构强度的因素：
设计方案
方案1 方案2 方案3
内
容
实现的方式、方法、途径
课堂回放
结构的强度
概念：物体结构抵抗变形的能力
强度
衡量尺度
应力
形状
材料
影响结构强度的因素
连接方式
外因
处既不能相对移动， 榫结构、胶合物
也不能相对转动
品
铰连接
刚连接
门窗的合页
榫卯结构
构件在连接处不能相对移动，可相对转动 构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。
讨论探究：
除了上述三种因素以外，还有 没有其他因素影响结构的强度？
知识应用：
板凳是人们常坐的工具之一，下面是我做的 一个小板凳，但是板凳的抗压能力非常小，想法 改进一下。请你就如何增大板凳的强度提出两种 或两种以上的方案。
构件分子之间产生的一种抵抗变形的力。 公 式：应力=内力/构件截面积
δ=N/S
δ表示应力 N表示内力 S表示构件截面积
度量单位：牛/平方厘米、 牛/平方毫米
思考：试解释，为何一根筷子
容易断，而多根筷子不易折？
公 式：应力=内力/构件截面积 δ=N/S
问题探讨
问题二：弹簧拉伸实验: 分别用大小不同的力来拉弹簧，观察弹簧前后变
形的情况，并填写下面的表格。
用力大小 小 大
达到一定值 结论
弹簧的变形情况
小 大 结构被破坏 结构承受的应力有一个最大值
容许应力：
我们把结构或构件能够承受的最大应力 称为该结构或构件的容许应力。
问题探讨
问题三：如图花架支柱最粗处的直径为3cm，
最细处直径公为最式粗处：的应一力半，=外内力力冲/击构所件产截面积