通用技术-结构与设计

结构（构件）的形状
3 三个支撑点组 成三角形结构 更容易稳定结 构的构造形状 (三角形更稳定)
6
5. 结构稳定的条件
支撑面
重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。
7
6. 典型结构的欣赏
技术：包括结构功能的实现、结构的稳固耐用、 结构造型设计的创意、材料使用的合理性、工 艺制造的精湛程度等。 文化：具体包括民族特色、历史性、时代性、 艺术性等方面。
F1 +F2 +F3 +F4
11
把这根绳子承受的合力就叫做内力。用“N表示，单位是“牛”
• 当构件受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变, 产
内力 生一种抵抗外力与形变的力 , 称为
。
P
N
外力
内力
注：内力反映了材料抵抗外力破坏的能力。 12
图1:内力抵抗拉力示意图
左拉力 内力
右拉力 内力
通用技术
结构与设计
1
1. 认识结构
广义上：结构是指事物的各个组成部分之间的 有序搭配和排列。
从力学的角度：结构是指可承受一定应力的物 体形态，结构可以抵抗能引起形状和大小变化的 力。
2
2. 结构与力
3
3. 结构的分类
• 根据物体结构形态在受力时承受和传递力的方式差别
实体结构：通常是指结构体本身是实心的结构。
结 构
框架结构：通常是指结构体本身由细长的构件
组成，支撑空间却不充满空间。
壳形结构：通常是指层状的结构。
4
4. 结构与稳定性
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。
5
结构稳定性的主要影响因素
重心位置的高低
1
重心越低,稳 定性越好;重 心越高,稳定 性越差
支撑面的大小
2
结构与地面 接触所形成 的支撑面越 大越稳定
图2:内力抵抗压力示意图
左压力 内力
右压力
内力
图3:内力抵抗弯曲力示意图 弯 曲 力
内 力
13
通过研究发现内力的大小与构件单位截面面积有关. 如何来理解呢？
所以说： 内力的大 小与构件 单位截面 面积有关.
14
在拔河时，绳子受 到两边拉力的作用， 因此拔河用的绳子往 往是用多股细绳绞合 在一起而成的，有效 地增大了绳子的横截 面积，减少了绳子的 应力，同时，还可以 防止它们之间的相对 移动，保证各股细绳 同时受力。同样的道 理，起重机用的钢丝 绳、悬索桥的钢索等 都是多股合成的。 15
解： N= P+G = 45Kn + 22kN = 67kN = 67000 N
S=0、4m X 0、4m=0、16m2
ó= N/A =67000N/0、16 =418750N/m2=0、419MPa （1MPa=106Pa）
0.419MPa ＜ 0.5MPa
16
答：应力是0.419MPa.不会断
这就是：许用应力＜应力
➢ C．应力有关 D．材料有关 19
（二）强度与材料 1、强度与材料
揭示了结构强度与材料的关系。即结构
强度高，材料不易被破坏。结构强度低，则
材料易被破坏。
例如、学校操场上的
不锈钢管旗杆的上部
被大风吹弯。
主要原因是钢管的强 度不够 。
又如： 人坐在板凳上用力摇几下，板凳坏了。 四川汶川在7、8级地震中80%房子倒塌。
解：最细处的截面积最小，所受的应力最大，最容 易被破坏，是整个支柱最薄弱的地方，所以支柱所能承 受的最大应力取决于最细处的应力。 δ＝30/（3.14*0.75*0.75）=16.98 N/cm2
➢ 5、截面粗细不同的两根实心直杆件，在相同的拉力作 用下，遭受破坏的程度不一样，粗截面的杆件先被破坏， 其根本原因与（ C ） A．外力有关 B．内力无关
我们将构件单位截面面积所承受的内力称为应力。
用“ó”表示，单位是“Pa”
用公式表示就是: ó = N / A
(“A”:表示横截面积。单位是平方米（m2)。
例如：建筑物混凝土方柱，这个方柱的许用应力为0、5MPa， 支柱的横截面积为边长L=400mm的正方形，支柱顶受轴向压力 P=45kN，支柱重力G=22kN，求支柱的底截面上的应力是多少？ 方柱会不会损坏？
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
刚连接
பைடு நூலகம்
23
（一）刚连接：被连接的构件在连接处既不能
相对移动，也不能相对转动。 例如：榫接、胶接、焊接等
8
一、结构的强度
结构的强度是指结构具有的抵抗 被外力破坏的能力。
外力：是使结构发生形变作用的力。
9
结构强度与稳定性的区别 稳定性：指在外力的作用下不容易翻倒
（维持原有的平衡状态）
强度：指在外力的作用下结构体本身遭到破坏
10
（一）、强度与应力
结构的强度是通过构件和材料来体现的。构件在 外力作用下会形变，同时各个质点之间的相互作用力 发生了改变，这种作用力的改变称作为内力。 如何来理解内力呢？
再如：鸡蛋能支起砖头 这就属于结构强度 够形成的。
20
• 荷载作用传到梁上，梁受力变形趋势如图。
钢筋承受拉力，混凝土承受压力。 水泥是胶凝材料，
用来包裹砂子、石子。 石子、砂子主要是提供强度。
钢筋：起着拉力作用
水泥：起着凝固作用
碎石：起着骨架作用
21
砂子：填充料作用
2、结构形状
各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。
值得说明的是：“工”字型钢、十字钢、管材
等型材，在相同结构强度中，具有用料少、质量轻
等优点被广泛应用。特别值得强调“工”字型钢：
他被广泛的应到建筑中，构成建筑物的骨架。角钢：
焊制铁床。管材：管道。
22
三、结构的连接
构件连接处的强度是影响整个结构强 度和稳定性的重要因素，而构件连接处的 强度取决于它的连接方式、连接技术和连 接处的牢固程度等。
2、如左图：此结构什么地方受到的应力最大？
答：最细处，此处截面积最小，则所受应力最大。
3、铁质物体与木质物体哪个的容许应力大？
•答：铁质的容许应力比木质的容许应力大。 18
• 4、假设花杆支柱最粗处的直径为3CM，最细处的直径为最粗处的一半，外力冲 击所产生的内力为30N，试计算支柱上的最大应力为多少？
17
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。
• 试解释，为何一根筷子容易断，多根筷子不易断？
•答：一根筷子的截面积小，所受应力就大； •多根筷子一起，截面积变大了，所受应力就小了