浦城縣仙陽(yáng)中學(xué)第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)第三節(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性授課人:徐楊慧

大家一起試試看，你能拉斷幾根棉線，并填寫下面的表格。數(shù)據(jù)

記錄棉線根數(shù)拉斷難易程度1248非常容易容易較難很難或拉不斷我們發(fā)現(xiàn)：棉線數(shù)目越多，越難被拉斷。受力截面積大，棉線的承受能力越強(qiáng)。探究試驗(yàn)一：☆外力☆外力是使結(jié)構(gòu)發(fā)生形變作用的力。☆內(nèi)力☆一、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度用來(lái)抵抗外力與變形，并力圖使變形部分復(fù)原的力。

【結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度】1、強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。彎曲力內(nèi)力圖3:內(nèi)力抵抗彎曲力示意圖左拉力右拉力內(nèi)力內(nèi)力圖1:內(nèi)力抵抗拉力示意圖右壓力左壓力內(nèi)力內(nèi)力圖2:內(nèi)力抵抗壓力示意圖

【結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度】二、應(yīng)力與強(qiáng)度

【結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度】1、應(yīng)力：作用在單位面積上的內(nèi)力。公式：

式中，N為內(nèi)力，S為構(gòu)件截面積。

應(yīng)力σ的計(jì)量單位為N/mm2或N/cm2對(duì)應(yīng)內(nèi)力最大值，應(yīng)力也有一個(gè)最大值，

稱為容許應(yīng)力。結(jié)構(gòu)受到的應(yīng)力大于容許應(yīng)力時(shí)，就會(huì)被破壞。強(qiáng)度可用應(yīng)力來(lái)衡量。同一截面積，容許應(yīng)力越大，強(qiáng)度越大。

【結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度】算一算

已知結(jié)構(gòu)的容許應(yīng)力為50N/cm2，截面積為4cm2，沖擊產(chǎn)生的外力為180N，請(qǐng)問結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞嗎？解法1:

180/4＝45N/cm2，小于容許應(yīng)力，

所以結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞

【結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度】學(xué)以致用

ABC閱讀課本P25材料1，回答下列問題:①圖中的花桿支柱，最薄弱的地方是______處，原因是________________________此處截面積最小，材料承受應(yīng)力最大B②如果置于上板面的荷載超過桿件的承受能力，桿件會(huì)發(fā)生變形為________。斷裂③同形狀，同尺寸的花展架，為什么鐵質(zhì)的

比木質(zhì)的更能承載？答：因?yàn)殍F質(zhì)的容許應(yīng)力比木質(zhì)的容許應(yīng)力大。探究試驗(yàn)二：

試驗(yàn)記錄單數(shù)據(jù)

記錄粉筆數(shù)目彎曲情況平板狀紙板瓦楞狀紙板——結(jié)論彎曲得厲害看不到彎曲簡(jiǎn)易紙板彎曲

【結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度】依然無(wú)明顯彎曲瓦楞狀結(jié)構(gòu)比平板狀結(jié)構(gòu)承受能力強(qiáng)三.影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素結(jié)構(gòu)的形狀使用的材料構(gòu)件之間的連接方式結(jié)構(gòu)外部形狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀鉸連接剛連接(一)結(jié)構(gòu)的形狀:

A.不同橫截面形狀的構(gòu)件所能承受力的程度是不一樣的。注意：結(jié)構(gòu)的形狀對(duì)強(qiáng)度的影響有兩點(diǎn)，一是結(jié)構(gòu)的外部形狀，二是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀。C.相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構(gòu)件強(qiáng)度不同。B.結(jié)構(gòu)的外形相同，構(gòu)件的截面不同，其強(qiáng)度不一樣。(1)結(jié)構(gòu)的形狀:

“工”字形橫梁被廣泛應(yīng)用D.三角形形狀:三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一,它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定、所用材料最少。在長(zhǎng)方形或六邊形的框架中間，加上支撐構(gòu)件，構(gòu)成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。(二)材料形狀相同，材料不同，強(qiáng)度就不同①結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)(二)材料橋梁三大基本類型②混凝土材料。

使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的好處是什么？

混凝土抗壓性能較好，而抗拉能力就比鋼筋要小得多。因此在制造時(shí)可在梁的受拉區(qū)放置鋼筋，組成鋼筋混凝土梁，在這種梁中，鋼筋受拉，混凝土受壓，它們合理組成一個(gè)整體，共同承擔(dān)載荷的作用。（3）構(gòu)件之間的連接方式：結(jié)構(gòu)的連接是指通過一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)構(gòu)建的連接通常有以下兩類：鉸連接剛連接不同的連接方式，受力傳遞方式和效果不一樣鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體有松螺栓、松鉚等。鉸連接（活動(dòng)連接、可相對(duì)運(yùn)動(dòng)式）

【結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度】折疊傘傘骨間的連接門與門框的連接（2）剛連接（剛性連接、不可相對(duì)運(yùn)動(dòng)式）：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

焊接榫接膠接

【結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度】

1、是指結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下，維持原有平衡狀態(tài)的能力。

2、結(jié)構(gòu)具有阻礙翻倒或移動(dòng)的特性，就是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。一、什么是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

【結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性】在建筑中必須考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在日常生活設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)也要考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

A字形梯為什么載人時(shí)能夠保持穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的拉桿將會(huì)怎么樣？

一般情況下，梯子打開的時(shí)候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當(dāng)連接兩個(gè)梯面的橫桿拉直時(shí)，兩個(gè)梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成了穩(wěn)定的三角形，這就進(jìn)一步加強(qiáng)了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時(shí)就不能保持穩(wěn)定。1、結(jié)構(gòu)的形狀二.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素

因?yàn)槿侵Ъ芘c地面有三個(gè)接觸點(diǎn)，形成的三角形結(jié)構(gòu)使照相機(jī)的支撐架更容易穩(wěn)定。B、照相機(jī)的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？因素1：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。

將通用技術(shù)課本直立在桌面上因素2：支撐面積的大小【探究】支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。A.落地電風(fēng)扇或者賓館里的落地?zé)?，它們都有一個(gè)比較大的底座結(jié)構(gòu)的底座，結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面大,穩(wěn)定。B：為什么大壩的橫截面總是建成梯形？大壩需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，要起到防洪的作用，大壩必須要求非常穩(wěn)固。大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅(jiān)實(shí)，穩(wěn)定性就越好。C.為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？

為了進(jìn)一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩(wěn)定性。注意：支撐面≠接觸面。接觸面是物體與地面接觸形成的面。支撐面是物體與地面接觸形成支撐點(diǎn)的連線與地面的構(gòu)成的面。

【結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性】

請(qǐng)你說說圖1~3中哪個(gè)椅子最穩(wěn)定？對(duì)支撐面而言，說說在圖1~3中哪個(gè)最大那個(gè)最??？圖1圖2圖3增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩(wěn)定性

在一塊薄木板上，有A、B、C三個(gè)礦泉水瓶子，A瓶中裝滿水，B瓶中有半瓶水，C是空瓶，請(qǐng)均勻用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪個(gè)瓶子最后倒下？再換瓶子位置重做結(jié)果又是怎樣？ACB

【探究】

【結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性】半瓶水的B瓶最后倒下因素2：結(jié)構(gòu)重心的位置的高低影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。

【結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性】體驗(yàn)環(huán)節(jié)一邁克爾·杰克遜經(jīng)典的45°前傾動(dòng)作

體驗(yàn)環(huán)節(jié)二

重心所在點(diǎn)的垂線應(yīng)落在結(jié)構(gòu)支撐面內(nèi)。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本條件：

遼寧瑞州古塔，現(xiàn)存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經(jīng)地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。小資料：中國(guó)的斜塔影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素：小結(jié)結(jié)構(gòu)形狀支撐面積重心位置

往往，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素是相互關(guān)聯(lián)的，需要綜合考慮各種因素來(lái)討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。三、巧妙地增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性觀察一下靜止?fàn)顟B(tài)的單車如何保持平衡?2、利用三角形框架及其組合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定BCA分析：1、雙腳支撐，三點(diǎn)形成一個(gè)固定三角形，且自行車重心落在該三角形內(nèi)，所以這種是穩(wěn)定支撐。2、單腳支撐，三點(diǎn)形成三角形的形狀取決于單腳A位置，而A點(diǎn)位置由自行車傾斜角度決定，傾斜角度越大自行車重心越易落在三角形內(nèi)，也就越穩(wěn)定。[思考]：傾斜角度越大自行車越穩(wěn)定，這句話對(duì)嗎？四、不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

并不是所有的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)都是不好，在有些領(lǐng)域，人們利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)某些功能。強(qiáng)度可用應(yīng)力來(lái)衡量。同一截面積，容許應(yīng)力越大，強(qiáng)度越大。課堂小結(jié)課堂小結(jié)二、影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素☆形狀

☆工字形（鐵軌）☆材料

☆金剛石☆材料的連接方式

☆一體式、剛性（榫卯連接）三、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素☆結(jié)構(gòu)的形狀

☆金字塔形或A形☆重心的位置

☆重心低且其正投影在支撐面內(nèi)☆支撐面積的大小

☆1、下列自行車四個(gè)部位的連接中屬于鉸連接的是練習(xí):B2、在自行車各部件之間的連接中,三角架屬于_______________；剎車連桿之間屬_______________；輻條與鋼圈之間屬