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第二章 結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
任務(wù)一 常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識
結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間有序搭配和排列。
什么是結(jié)構(gòu)
自然界中的結(jié)構(gòu)
織
布
鳥
巢
穴
蟻
巢
馬
蜂
蜂
巢
長
尾
縫
葉
鶯
巢
穴
技術(shù)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)
功能是人們需求的體現(xiàn)
自行車的結(jié)構(gòu)與功能
山地車能夠“翻山越嶺”，適合多種路面。這是由于它采用了結(jié)實(shí)的車架和避震結(jié)構(gòu)，所以能經(jīng)受住顛簸。此外，調(diào)整合適的擋位也使人騎起來很省力。
折疊自行車具有可折疊的結(jié)構(gòu)，因而攜帶方便。它被許多旅行者作為必備的輔助車輛放在汽車后備箱里，以應(yīng)對禁行、停車場太遠(yuǎn)等問題。
兒童自行車車身要求輕便小巧，符合兒童的身體結(jié)構(gòu)特征，更重要的是能使車處于平穩(wěn)的狀態(tài)。有些童車在后輪兩側(cè)各加上一個小車輪，車在向左傾或向右傾時，前輪、后輪與側(cè)輪接觸地面，從而不易翻倒。
山地自行車
兒童自行車
折疊自行車
功能的實(shí)現(xiàn)，需要相應(yīng)的結(jié)構(gòu)來保證
需求：
方便攜帶，節(jié)省空間， 多功能。
實(shí)現(xiàn)方式：可折疊
需求：
方便運(yùn)輸、儲存
實(shí)現(xiàn)方式：易組裝，易拆卸
需求：
方便攜帶，節(jié)省空間
實(shí)現(xiàn)方式：可伸縮
結(jié)構(gòu)的類型
1.實(shí)體結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的結(jié)構(gòu)，如實(shí)心墻、大壩等。
結(jié)構(gòu)的類型
2.框架結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)，支撐空間而不充滿空間。如鐵架塔、建筑用腳手架等。
結(jié)構(gòu)的類型
3.殼體結(jié)構(gòu)
通常指的是層狀的結(jié)構(gòu)，其幾何特征是厚度比長度和寬度小得多。如頭盔、飛機(jī)外殼等。
結(jié)構(gòu)的類型
4.組合結(jié)構(gòu)
由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)組合而成的。如悉尼歌劇院、注塑椅子等。
辨一辨
認(rèn)識結(jié)構(gòu)的受力
請同學(xué)們準(zhǔn)備一張紙巾，折疊成條狀，將紙條看成是組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，兩手抓住紙條兩端，按照下圖操作，觀察紙條產(chǎn)生怎樣的變形。
構(gòu)件的受力和變形的形式：
受拉
受壓
受剪切
受彎曲
受扭轉(zhuǎn)
認(rèn)識結(jié)構(gòu)的受力
受拉
受壓
受彎曲
受剪切
受扭轉(zhuǎn)
受力和變形形式
受力特點(diǎn)
構(gòu)件承受兩個作用線相距很近、大小相等、方向相反的力
在通過構(gòu)件軸線的平面內(nèi)，承受垂直于構(gòu)件軸線的外力或外力偶的作用
構(gòu)件兩端受到兩個在垂直于軸線平面內(nèi)的力偶作用，兩力偶大小相等，轉(zhuǎn)向相反
構(gòu)件兩端承受沿軸線方向的壓力
構(gòu)件兩端承受沿軸線方向的拉力
具體案例
分析吊籃的受力
如圖所示是一種壓緊裝置示意圖，在力F作用下，加力桿通過連桿帶動壓桿將物體壓緊。支撐桿1、支撐桿2、銷軸的主要受力形式是？
支撐桿1受拉、支撐桿2受壓、銷軸受剪切
第二章 結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
任務(wù)二 穩(wěn)固結(jié)構(gòu)探析
復(fù)習(xí)
5種受力形式 概念
拉力 物體所承受的拉拽力
壓力 擠壓物體的力
剪切力 兩個距離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體上的平行力
扭轉(zhuǎn)力 反方向向物體兩端均勻施力，使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力
彎曲力 作用于物體，使它產(chǎn)生彎曲的力
復(fù)習(xí)
實(shí)體結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu) 殼體結(jié)構(gòu) 組合結(jié)構(gòu)
一 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性探析
二 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度探析
任務(wù)二 穩(wěn)固結(jié)構(gòu)探析
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性探析
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下，維持其原有平衡狀態(tài)的能力。
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素有哪些？
小實(shí)驗(yàn)——跟我比動作
想一想，如讓書本立起來？
支撐面越大越穩(wěn)定？
接觸面越大越穩(wěn)定？
接觸面 ≠ 支撐面
結(jié)論一
支撐面積的大小
結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面越大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定越穩(wěn)定。
小實(shí)驗(yàn)——不倒翁的穩(wěn)定性
不倒翁不倒的原因：重心很低，在它的縱向長度的一半以下
結(jié)論二：重心的高低影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。重心越低，穩(wěn)定性越好；重心越高，穩(wěn)定性越差。
小實(shí)驗(yàn)——如何讓易拉罐立起來
重心的位置：重心的垂線落在結(jié)構(gòu)的支撐面內(nèi)，結(jié)構(gòu)就是穩(wěn)定的，不會傾倒。
結(jié)構(gòu)重心
支撐面大小
降低
增大
改變
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度探析
辦公桌的腳架采用了鋁合金材料一體成型，其腳架內(nèi)部設(shè)計(jì)成網(wǎng)格，這是為什么呢？
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指結(jié)構(gòu)具有抵抗被外力破壞的能力
到底橋牢不牢固？
將結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度量化
F ——內(nèi)力，當(dāng)一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力。
A ——受力面積 σ——應(yīng)力
2、應(yīng)力σ （單位橫截面積所受的內(nèi)力）
σ =
F
A
F外
F外
F內(nèi)
F內(nèi)＝F外
以下分別為塑料杯、玻璃杯、不銹鋼杯，哪一種最不易被摔破？
結(jié)論一：結(jié)構(gòu)的材料影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
小實(shí)驗(yàn)：紙橋梁實(shí)驗(yàn)
合理的結(jié)構(gòu)外形能夠大大增加結(jié)構(gòu)的牢固程度
①鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，但可以相對轉(zhuǎn)動。
結(jié)論三：結(jié)構(gòu)的連接方式
合頁連接
松鉚連接
②剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動，具體有焊接、膠接、榫接等。
結(jié)論三：結(jié)構(gòu)的連接方式
飛檐
斗拱
欣賞經(jīng)典結(jié)構(gòu)的案例
技術(shù)角度
1.功能
飛檐向外和向上伸翹起的屋角，使十分龐大、高聳的屋頂顯得格外生動而輕巧，擴(kuò)大了采光面，有利于排泄雨水。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
挑出的飛檐由斗拱承托，形成直線和曲線的巧妙組合。
3.技術(shù)施工
純木結(jié)構(gòu)，飛檐、斗拱及整個建筑沒有用一釘一鉚，僅靠木制的構(gòu)件彼此接連。

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