資源簡介

(共36張PPT)
任務一：探析結構的穩定性
穩固結構的探析
任務二：探析結構的強度
走入情境
大風天氣，為什么有些自行車會被風吹倒，有些自行車卻能立得穩穩的？
思考：
結構的穩定性是指結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
結構的穩定性
這是結構的重要性質之一！
結構的穩定性
不倒翁的穩定性如何？
它為什么能“不倒”呢？
影響結構穩定性的因素
因素1：重心的高低
結構重心的位置影響著結構的穩定性，重心越低，結構越穩定。
因素1：重心的高低
獨腳茶幾采用什么方式來保持穩定？
茶幾的高度設計比較低；
底座采用比較重的材料；
臺面采用比底座輕的材料。
降低重心，提高穩定性。
影響結構穩定性的因素
影響結構穩定性的因素
日常生活中有哪些設計通過改變產品的重心位置來增加穩定性呢？
兒童自行車為什么不容易摔倒？
為什么裝了輔助輪之后就會比較穩定？
影響結構穩定性的因素
支撐面：由支撐點組成的平面，是最外側的支撐點
連線圍成的平面。
影響結構穩定性的因素
注意：接觸面與支撐面的區別
問題：哪一把椅子最穩定？
影響結構穩定性的因素
哪一把椅子的支撐面最大？
在其他條件相同的情況下，結構與地面接觸所形成的的支撐面越大，結構越穩定。
因素2：支撐面的大小
影響結構穩定性的因素
日常生活中有哪些設計通過改變支撐面的大小來增加穩定性呢？
影響結構穩定性的因素
思考：
人直立時穩定，身體傾斜到一定程度的時候會摔倒，為什么重心降低了，反而不穩定了？
影響結構穩定性的因素
對于一個處于靜止狀態的結構而言，如果重心的垂足落在結構的支撐面內，就是穩定的，不會傾倒。
因素3：重心的垂足位置
影響結構穩定性的因素
照相機、攝像機為什么用三角架支撐而不用四角架？五角架……？
屏風隔斷為什么通常都擺成Z字型，而不擺成一字型？
影響結構穩定性的因素
因素4：結構的形狀
結構的形狀不同，其穩定性也不同。
三角形是框架結構中最基本的形狀之一，它結實、穩定，所用材料最少。
影響結構穩定性的因素
結構的穩定性
在產品設計中，結構越穩定越好嗎？
結構的穩定性
生活中不穩定結構的應用：
思考
這些建筑的破壞只是因為缺乏穩定性嗎？
結構的強度
結構的的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。
以上兩例屬于物體的結構強度不夠（抵抗不住外力的破壞）
結構的強度
σ =
內力：
一種抵抗外力與形變的力
受力面積
應力：
構件單位橫截面上所產生的內力。
應力可以作為表示結構構件強度的基本指標。
影響結構強度的因素
探究實驗：用紙搭橋
結論：結構的形狀影響結構的強度
影響結構強度的因素
因素1：結構的形狀
三角形結實堅固。
影響結構強度的因素
因素1：結構的形狀
在長方形或六邊形的框架中間，加上支撐構件，構成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。
影響結構強度的因素
因素1：結構的形狀
在結構設計中，一些結構形狀只要稍加改變就可以大大提高強度。
比如將平面薄板改為瓦楞板，在薄板制品中加入加強筋或凸緣、翻邊結構等。
加強筋
凸緣
翻邊
瓦楞板
影響結構強度的因素
VS
玻璃杯
不銹鋼杯
結構的強度與材料有關
因素2：結構的材料
影響結構強度的因素
因素2：結構的材料
梁由什么材料制成？
影響結構強度的因素
因素2：結構的材料
不同材料構成的結構，其強度各不相同。一個堅固的梁必須具有良好的抗拉、抗剪切和抗扭轉的性能，所以梁通常由不止一種材料制成。
如一根混凝土梁含有鋼筋，混凝土擅長抗壓力，而鋼筋擅長抗拉力，它們共同形成了非常牢固的結構。
影響結構強度的因素
因素3：結構的連接方式
結構的連接方式直接影響著結構的強度，連接方式多種多樣，不同的連接方式、結構形式適用于不同強度要求的場合。
按照構件之間能否轉動來分類，可分為鉸連接和剛連接。
影響結構強度的因素
因素3：結構的連接方式
鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。
影響結構強度的因素
因素3：結構的連接方式
剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。
牛刀小試
下面哪些描述是關于材料強度的？
A. 廣告牌的架子被大風吹斷
B. 塑料椅子被坐塌了
C. 茶杯被碰翻倒
D. 小李騎自行車摔倒了
E. 橋梁被洪水沖垮了
√
√
√
牛刀小試
為什么拔河比賽的繩子都是多股扭絞在一起的？
答案：增大橫截面積，減小應力，
防止斷裂。
牛刀小試
為什么超載的貨車容易側翻？
答案：重心升高，穩定性變差。
牛刀小試
如圖所示是一款籃球架，為了提高其穩定性，下列說法中不正確的是：
A. 重心位置要低
B. 平衡塊向后移
C. 結構形狀要合理
D. 橫梁質量要大
D
牛刀小試
如圖所示，四個完全相同的圓臺，質量均勻分布，按下列方式疊放在同一水平面上，其中三個圓臺邊沿兩兩相切，另一個圓臺放在三個圓臺的正上方。則疊放方式最穩定的是：
C

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