T1-1初识结构

案例1
应用
用于不闻香臭、时流浊涕，鼻渊头痛， 外感风寒，恶寒无汗，风寒头痛。本品温 和疏达，味辛散风，苦燥湿浊，通窍止痛， 常配伍辛夷、白芷、薄荷同用，即苍耳子 散。
案例2
人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟， 鸟因为有它自由流畅的体形和翅膀 结构，飞机原型源于飞鸟形体结构 的仿生。
中国的大飞机在研制中
使用者将产品对准歹徒，扣动板机，击发弹点击后，形成巨大的 推动力，将产品前置的捕捉网发射出去，在10米的范围内将歹徒 罩住，使歹徒无法奔跑，且越动网罩越紧。在10米左右的范围内， 对准歹徒发射，张开的巨大网罩能准确地罩住歹徒，成功率高达 98%以上。网为高强度尼龙丝编织而成，具有重量轻、韧性强、 不易损坏等特点，能牢牢地罩住歹徒。
输 型电看塔，覆这冰些垮输塌电，塔给属灾于区（人B民）带来了严重的后果。从结构的类
A．实体结构 B．框架结构 C．壳体结构 D．柱形结构
4.在举办运动会的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，
会使杠体产生（ A．拉伸
BB．）弯变曲形。
C．压缩
D．断裂
问答题： 晾衣架通常由曲臂、撑杆和挂钩组成，如图所示。当衣物对 称挂在衣架曲臂上时，请问： （1）晾衣架的挂钩、曲臂、撑杆的受力形式分别是什么？
小试验: 试验不同纸板的承受压力
2 结构与力
从力学的角度来说，结构是指可承受 一定力的架构形态
结构是为了承受力和抵抗变形，这便 是结构的本质。
每个物体都有它特定的架构形态这种架构 形态体现着它的结构，一个复杂的结构由 许多不同的部分组成,这些组成部分通常 称构件。
自行车轮的结构
F
σ＝
S
F是内力，Ｓ是受力面 积， σ 是应力，应力是 结构的单位横截面上产 生的内力，当内力达到 某一极限时，结构就会 遭到破坏。
受力特点：外力作用在结构体 的表面上，如建筑，汽车外壳， 贝壳。
台灯
材料阅读:
一件建筑和高级工程学的杰作
蛋壳对于压力的承受力是惊人的。人人皆知的是，在中国杂技 佳作中，不仅有人踩鸡蛋的节目，更有提起两桶水踩蛋的精彩 表演。这是巧妙地利用蛋壳承受压力能力的一个极好的例子。 蛋不仅是整个生物界最大的单体细胞，以现代技术和工程知识 系统的眼光来看，它还是一个集工程学、建筑学、防卫战略、 保存能量和使空间利用达到最佳化与将其最完美结合于一身的 大自然的绝妙之作。
鹰眼 与导弹跟踪系统
• 如果在人类的视网膜上象鹰 一样有两个凹槽，世界将会 如何变化？
• 将来运用技术手段在人的视 网膜造出两个凹槽,有这种可 能吗？
马上行动
在生产生活中那些产品的结构是受到自然物 体的结构的启发而产生的?
此款鼠标垫的内部结构为仿 蜂巢设计，这一设计大大降 低了鼠标垫的重量，却不影 响鼠标垫的韧性。蜂巢结构 设计保障了鼠标垫的结构稳 定，使用再久也不会发生变 形。
五种基本的受力方式
拉 作用于物体 ,使它产 力 生弯曲的力
两个距离很近 ,大小 压 相等,方向相反,且作 力 用于同一物体上的
平行力
剪 切 挤压物体的力 力
扭 物体所承受的拉拽 转力 力
弯 反方向向物体两端 曲 均匀施力 ,使物体发 力 生扭转形变的力
马上行动
建筑物的窗户
指出下列结构可以抵抗来自外界 哪些方面的作用力。
结构(Structure)
是指事物的各个组成部分之间的 有序搭配和排列。
本质：是为了承受力和抵抗变形
苍耳子 与尼龙搭扣
植物形态 一年生草本，三角状卵形，边 缘有缺刻或3～5浅裂，有不规则粗锯齿，两 面有粗毛；它的表面布满了许多小刺，每根 刺上都有细细的倒钩，碰到纤维类的衣物， 便粘在上面。花期7～10月，果期8～11月。 生于荒地、山坡等干燥向阳处。分布于全国 各地。
我们的观察首先从鸡蛋，特别是从蛋壳开始。蛋壳是由94%的碳酸钙 （以方解石晶体的形式）、1%的碳酸镁、1%的磷酸钙和4%的蛋白 质构成的。方解石晶体基本上是随意排列的，因此在晶体之间形成了 许许多多的小孔，这些蛋孔可以让空气和湿气能通过，而空气和湿度 对于雏鸡，当然还有细菌（比如沙门氏菌）的生存来说是必不可少的。
木塔位于寺南北中轴线上的山门与大 殿之间，属于“前塔后殿”的布局。塔建 造在四米高的台基上，塔高67.31米，底 层直径30.27米，呈平面八角形。第一层 立面重檐，以上各层均为单檐，共五层六 檐，各层间夹设暗层，实为九层。因底层 为重檐并有回廊，故塔的外观为六层屋檐。 各层均用内、外两圈木柱支撑，每层外有 24根柱子，内有八根，木柱之间使用了许 多斜撑、梁、枋和短柱，组成不同方向的 复梁式木架，整个建筑没用一颗钉子。有 人计算，整个木塔共用红松木料3000立 方，约2600多吨重，整体比例适当，建 筑宏伟，艺术精巧，外形稳重庄严。
餐桌
硬纸包装箱
参考答案：
建筑物的窗户： 抵抗来自建筑物墙的正向和侧向
的压力、风的作用力，及其自身 的重力等
餐 桌：
承受来自桌面物体的压力和它自 身的重力等
硬纸包装箱：
承受箱内物体的重力、箱内物体 向外的挤压力以及自身的重力等
3 结构的类型
结构指物体的各组成部分之间的搭配和排列，确定的 搭配和排列决定了物体的性质和形态。 物体的结构是多种多样的，其分类也是多种多样的。
第一章 结构与设计
第一节 初识结构
内容提要及基本要求：
1、认识身边无所不在的结构。 2、能从力学的角度理解结构的涵义和本质。 3、会对日常常见结构进行归类。
1 无处不在的结构
结构(Structure)
世界上任何事物都存在着结构， 结构多种多样且决定着事物存在 的性质。
1、单杠受力和变形分析
• 看一段视频
实心结构
常见的结构 框架结构
的类型：
壳体结构
1 实心结构
• 实心结构： 结构体本身是实心的
受力特点：外力承受在 物体的外表，如大坝、 实心墙
• 框架结构：结构体由细长的构件组成的结构 2 框架结构• 受力特点：支撑空间而不充满空间。如铁架塔
建筑用脚手架，厂房的框架。
桁架结构
3 壳体结构
国家大剧院பைடு நூலகம்
应县木塔
球形空间桁架结构
北京国家大剧院 屋顶（________结构）
利用自然地形结构 水坑里竟然设计出这样一座大酒店
松江大酒店
上海松江有个100米深石场，还有一个小湖。 Atkins设计公司就在这里设计了一个22世纪风格的 五星级的松江大酒店。建筑宏伟壮观，有一组瀑布 状的玻璃幕墙，非常漂亮。这还是一座极为环保的 建筑，整个酒店的屋顶种满绿草，石场为酒店提供 了良好的温度控制。酒店总共能住1000位客人，他 们可以享受酒店里的餐厅、咖啡厅、健身房、宴会 厅、水下水族馆、会议厅、泳池、攀岩......
方解石晶体的排列赋予了蛋壳与其作用相称的一个完美的结构，也就是它 能够抗较大的压力，但对于拉力来说相对较弱。这样，如果通过两介凸出 的顶端，对蛋壳施加力，那么鸡蛋抗压力就显得很强，这也是由它们的拱 状结构的力学特性决定的，拱形结构使圆屋顶和拱形物能够承受巨大的重 量。在这种状态下，压力沿拱状结构（也就是沿蛋壁）分布，而不会使结 构断裂。而蛋壳又必须是易碎的，这样雏鸡只用微弱的力就能破壳而出。 雏鸡用嘴向外用力，从蛋壳内部看呈凹形的顶部很容易碎裂，因为它的抗 拉力很弱。
杠体
立 柱
拉杆
（1）杠体的受力与变形
• 运动员在杠体上做各种动作，如大回环等， 通过握杠体的手，对杠体施加了外力
• 包括人体质量、回转运动产生的离心力
杠体受到的力的方向
• 任意时刻，人对杠体的作用力，其方向，都是从杠 体指向人重心所处的瞬间位置。
• 单摆实验
小球对固定点的作用力，其方向，从固定点指向小 球球心所处的瞬间位置。
（2）现有塑料绳、细电线、细竹竿和木条，哪些材料适合 做晾衣架的撑杆？请从撑杆受力角度简要说明理由。
答： (1) 挂钩的直杆受拉力、曲臂受弯曲力、撑 杆受压力 (2) 因为撑杆受压力，所以细竹杆和木条适 合（能够支撑曲臂的两端）。
鹰眼与导弹跟踪系统
• 鹰可以在几千米的高空准确无误地辨别地面上的 动物，这是因为它的眼部结构比较特殊。人类每 只眼睛的视网膜上都有一个凹槽，叫做中央凹。 而老鹰眼中的中央凹却有两个，这两个中央凹的 作用不同，其中一个专门用于接收来自鹰头侧面 物体的像，另一个用于接收来自鹰头前方物体的 像。这样，老鹰的视觉范围就宽多了，能兼顾前 方和侧面。根据鹰眼的结构，人们正在研制“鹰 眼”导弹系统。这种导弹系统能自动寻找、识别 目标并跟踪攻击
杠体受力弯曲变形、方向
• 构件：事物的各个组成部分 • 架构：事物的主体框架与构造形式
古老的板凳
椅子
蜂 巢
蜘 蛛 网
恐龙骨骼
人体骨骼
树
应县佛宫寺释迦塔位于山西省朔州市应 县城内西北佛宫寺内，俗称应县木塔。建 于辽清宁二年（公元1056年），金明昌 六年（公元1195年）增修完毕。是我国现 存最高最古的一座木构塔式建筑，也是唯 一一座木结构楼阁式塔，为全国重点文物 保护单位。
The Question是reebok为艾弗森设计的第一 双鞋。 整双鞋采用reebok的[Hexalite]（
蜂巢）技术，利用独特的六角形几何连接 结构，将受力均匀分散，进行很有效的缓 震。后掌采用一整片蜂巢缓震材料，将鞋 底和侧面完全包裹，增加了稳定性。
“德耳塔7运动”(Delta 7 Sports) 公司在他们推出的Arantix山地自行车 上，典型的质密圆柱管形材料被可通风、可看穿的网格结构所取代。这 种网状结构由碳纤维合成物编织而成，并用凯夫拉尔绳(纤维B)进行捆绑。 虽然这张“蜘蛛网”看起来可能很脆弱，但这种名为“IsoTruss”的碳 纤维合成物强度上却要胜过钢、铝和钛，甚至比质密的的碳合成物还要 坚固——当前的超轻型自行车车架一般都使用这种材料。
利用矿泉水瓶，你能做出什么东西？
矿泉水瓶小制作
当堂训练当堂达标：
1.下列哪种结构是受自然界事物结构启发而产生的？（ B）
A．钢笔
B．潜艇 C．课桌 D．黑板 C
2．分析下列物体的结构类型，属于实体结构的是（ ）
A．电灯泡 B．乒乓球 C．橡皮擦 D．篮球架
3.2008年1月我国南方遭遇了50年一遇的雪灾，很多灾区的