结构的强度与稳定性分解

研究结构稳定性的意义
结构的稳定性被打破后往往会造成严重的后果， 提高稳定性可以减少损失
小试验
这是一种我们生活中的现象，在没 吹它时它是稳定的，轻轻一吹，它 为什么会翻倒呢？
当这些物体受到外力作用时， 原有的平衡状态被打破导致的
如何保持在有风力情况下矿泉水瓶的稳定性？
可以在瓶子中装入一定量的水……
B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的 冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非 常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑 面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。
C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。
沿着垂直于轴线 的方向撞击一根 完整的钢管与用 同样的方法撞击 一根中间有焊接 缝的钢管
结果
竹竿比脆性塑料 杆能挂更多的重 物而不会断裂
中间有焊接缝的 钢管受到撞击时 容易损坏
原因
不同材料的抗 弯性能不同
因为有连接点
这只是我们一个笼统的说法，我们如何来衡 量一件东西的强度呢?那就要用到应力的知识。
[探究1]：
拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定 性不好。怎样将它直立在桌面上，让它就能很好的挺立住？
因素一：支撑面积的大小
1.稳定性与支撑面积的大小有关 支撑面越大越稳定，越小越不稳定。
A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较 大的底座
结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大,稳定 。
A.不倒翁为什么不倒？如果在它 脖子上挂上一定数量的铁环，它 还会不倒吗？
不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不 倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁 环达到一定数量时，不倒翁就不再是不倒翁了。重心的高低 影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性 越差。
B.以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产； 现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理
生活中的结构被破坏的现象
结构的强度
我们常说的板凳、防盗网是否足够“结实”，就是指它在受 到外力作用的情况下，不被外力破坏的能力如何，也就是它 们的强度如何。
所以说结构的强度是指：
结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
马上行动： 根据你的生活经验填写下表：
事件
分别在一根竹竿 和一根同样尺寸 的脆性塑料杆上 不断加挂相同质 量的重物
应内力力和强度的关系：
外力是使构件发生变形的同时，构件内部分子之间 随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
作用在材料单位面积上的内力，称为应力。用应力 来衡量强度，既科学又确切。

σ=N/S
外力
内力
P
N
影响结构强度的主要因素
吊兰支撑使用的三角形支架结 构，而不使用由一根直杆挑起的结 构。从材料方面考虑，吊兰的三角 形支架使用的是钢管而不是木条或 塑料，钢管抗拉力性能好。从连接 方式考虑，吊兰的三角形支架的构 件是焊接而不是捆缚，这种连接方 式更牢固。
结构的强度和稳定性
知识回顾
1.什么是结构?
结构是指物体的各组成部分之间的搭配பைடு நூலகம்排列
从力学的角度：结构是指可承受一定应力的架构 形态，它可以抵抗能引起物体损坏的外力。
2.结构的本质是什么?
结构的功能本质：为了承受力，抵抗变形,防止被破坏
结构被破坏的几种情况：断裂、翻倒、垮塌 →→对应结构的两个基本特性： 强度和稳定 性
三角形形状:
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。
在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角 形，就可以大大增加它的牢固程度。
(2)材料 形状相同，材料不同，强度就不同
①结构的强度与材料有关
②混凝土材料。
使用钢筋混凝土结构的好处是什么？
混凝土抗压性能较好， 而抗拉能力就比钢筋要小得 多。因此在制造时可在梁的 受拉区放置钢筋，组成钢筋 混凝土梁，在这种梁中，钢 筋受拉，混凝土受压，它们 合理组成一个整体，共同承 担载荷的作用。
（3）构件之间的连接方式：
不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样 结构的连接是指通过一定的连接物将构
件组成整体结构。 结构构建的连接通常有以下两类： 铰连接 刚连接
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。
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。
小资料：比萨斜塔
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。意大利当 局为了拯救斜塔，已向全世界广泛征 求保护方案，同时在塔的北侧加压了 830吨的铅块，并在塔身的三分之一处 加了一圈铜缆，向北牵拉固定。不过 斜有斜的好处，每天为“斜”而来的 参观者多达10余万人，扔下大把大把 的银子。如果它是一座正塔，比萨就 不会有今天的风光，也就不会有这么 多便宜可占了。
榫 接
胶接
楔 钉 榫
紧固螺栓连接 焊接
燕尾榫连接 熔 铸
良好的结构强度可以防止产品变形、断裂，延 长使用寿命。
但是我们会发现有这样的现象：一场大风过后 ，广告牌倒了，但是没有破裂，大树倒了，但 是枝干完整 。这时候就涉及到结构的稳定性问 题了。
什么是结构的稳定性呢？
结构的稳定性是指结构在负载的作用下维 持其原有平衡状态的能力。
注意： 支撑面≠接触面。 接触面:是物体与地面接触形成的面。 支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。
增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性
[探究2]：落地扇为什么不易倾倒？
落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻 很多，使落地扇的重心降低。
因素二：重心位置
2．结构的稳定性与重心位置有关。 物体重心越低，越稳定。
影响结构强度的几个主要因素
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 →不同材料的容许应力不同
构件之间的连接方式
铰连接 刚连接
(1)结构的形状: 注意： 结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状， 二是结构的构件截面形状。
不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不 一样的。
“工”字形横梁被广泛应用