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(共38張PPT)
§1.2穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析
探析結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 | 探析結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
通用技術(shù)
必修二
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。
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
真實(shí)情境
探析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響因素
重心
起重機(jī)為什么能保持穩(wěn)定？
結(jié)構(gòu)重心的位置影響著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
起重機(jī)的質(zhì)量達(dá)幾百噸，且重心很低，所以在較大的荷載作用下也能保持穩(wěn)定。
通過降低重心以提高穩(wěn)定性的實(shí)例？
有些產(chǎn)品在使用過程中重心很高，這些產(chǎn)品怎樣保持穩(wěn)定的呢？
重心
結(jié)構(gòu)重心的位置高低影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的結(jié)論成立是有條件的，條件是：
結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在底面范圍內(nèi)就是穩(wěn)定的，反之就會(huì)不穩(wěn)定。
重心
真實(shí)情境
如果重心的垂足落在結(jié)構(gòu)的支撐面內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會(huì)傾倒。
對(duì)于一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)的結(jié)構(gòu)而言，
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
探析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響因素
兩個(gè)紙杯平放在桌上，哪個(gè)紙杯更穩(wěn)定？為什么？
結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面影響著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
右側(cè)紙杯穩(wěn)定性更好
這與結(jié)構(gòu)底座有關(guān)，底座支撐面積越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定
探析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響因素
哪種形狀更穩(wěn)定？
結(jié)構(gòu)的形狀不同，其穩(wěn)定性也不同。
探析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響因素
空調(diào)支架
A形梯
桁架結(jié)構(gòu)
桁架(héng) (jià)：一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)，一般具有三角形的平面或空間結(jié)構(gòu)。
重心高低
支撐面大小
結(jié)構(gòu)形狀
重心落在支撐面內(nèi)
探析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響因素
試分析A字形梯載人時(shí)能穩(wěn)定的原因以及橫梁的作用
A字形梯載人時(shí)能穩(wěn)定的原因，主要可從梯子的形狀、梯子的重心兩方面分析。A字形梯的兩邊支腳分別與地面形成較大的支撐面，中間由橫梁固定，當(dāng)人站上梯子時(shí)，人和梯子重心的垂線落在四個(gè)支撐腳形成的底面范圍內(nèi)。因?yàn)橹蚊娲螅松杂袃A斜，重心的垂線仍在支撐面內(nèi)，所以結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。如果沒有梯子中間的橫梁，梯子的支撐腳與地面的位置不能固定，梯子的支撐腳與地面的摩擦力不夠大時(shí)，由于兩梯腳是用餃鏈連接的，當(dāng)人站上梯子時(shí)，兩梯腳會(huì)向外滑動(dòng)，A字形結(jié)構(gòu)被破壞，失去平衡，梯上的人會(huì)跌落下來。
D
C
B
如圖所示，自行車在單腳支撐桿的支撐下保持穩(wěn)定，如果不斷地?cái)U(kuò)大支撐桿與自行車之間的夾角θ，結(jié)果是（ ）
例題
A . 支撐面越來越大，結(jié)構(gòu)越來越穩(wěn)定
B . 重心越來越低，結(jié)構(gòu)越來越穩(wěn)定
C . 穩(wěn)定性從差逐漸變好，又從好逐漸變差
D . 穩(wěn)定性從好逐漸變差，又從差逐漸變好
C
思考：是不是所有結(jié)構(gòu)都應(yīng)該保持穩(wěn)定？
翹翹板
折疊椅
思考：設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)，除了考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還要考慮什么因素？
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
如何評(píng)價(jià)一個(gè)結(jié)構(gòu)的抗荷載能力？
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)具有抵抗被破壞的能力。
內(nèi)力：當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到外力的作用時(shí)，構(gòu)件產(chǎn)生變形，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗外力與形變的力，稱為內(nèi)力。
外力越大，則構(gòu)件的內(nèi)力越大。當(dāng)內(nèi)力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，構(gòu)件就會(huì)被破壞。
外力
外力
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
探究：折木條試驗(yàn)
實(shí)踐要求：用材料相同、大小一樣的木條，分別折1根、5根、10根木條。
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
探究：折木條試驗(yàn)
實(shí)踐要求：用材料相同、大小一樣的木條，分別折1根、5根、10根木條。
探究結(jié)論：外力和材料不變的情況下，構(gòu)件的破壞程度還與它的橫截面面積有關(guān)。
內(nèi)力與應(yīng)力
內(nèi)力：
一種抵抗外力與形變的力。
受力面積
應(yīng)力：
構(gòu)件在單位截面積上所產(chǎn)生的內(nèi)力。
應(yīng)力可以作為表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度的基本指標(biāo)。
△內(nèi)力與應(yīng)力
應(yīng)力與應(yīng)變曲線
真應(yīng)力與應(yīng)變曲線
△內(nèi)力與應(yīng)力
案例分析：建筑物的支柱應(yīng)力計(jì)算
如下圖是一混凝土方柱的示意圖，支柱橫截面為邊長L=400mm的正方形，支柱頂受軸向壓力P=45kN，支柱重力G=22kN，求支柱的底截面l-l上的應(yīng)力。
解：P+G-N=0
N=P+G=45kN+22kN=67000N
σ= = =418750N/m ≈0.419MPa
N
A
6700N
0.4m×0.4m
N
P
G
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)？
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
混凝土中放鋼筋
荷載
混凝土梁受力結(jié)構(gòu)圖
結(jié)論：構(gòu)件的材料影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
探究：不同形狀紙的強(qiáng)度試驗(yàn)
實(shí)踐要求：將一張平坦展開的A4紙兩邊支撐起來，在紙上面豎著放一支筆（如圖1）；參照（如圖2），將一張A4紙折疊成可伸縮的形狀，同樣將紙兩邊支撐起來，在紙上面豎著放筆，放礦泉水瓶。
圖1
圖2
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
探究：不同形狀紙的強(qiáng)度試驗(yàn)
探究結(jié)論：構(gòu)件的形狀影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
工形橫梁
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
角鋼
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
不同截面形狀，相同橫截面積強(qiáng)度排列順序
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
礦泉水瓶
橫向凸起的紋路增加強(qiáng)度
探究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
貨車箱
平行分布的肋條增加強(qiáng)度

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