結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 課件

1、 章青道章青道第一單元 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與力結(jié)構(gòu)與力結(jié)構(gòu)的類型結(jié)構(gòu)的類型細(xì)胞細(xì)胞蜘蛛網(wǎng)蜘蛛網(wǎng)蜂蜂 窩窩立體六角形薄壁立體六角形薄壁, 結(jié)構(gòu)巧妙（對(duì)空間的利用）結(jié)構(gòu)巧妙（對(duì)空間的利用）堅(jiān)固耐用堅(jiān)固耐用明石大橋明石大橋位于本州島與四國(guó)之間，位于本州島與四國(guó)之間，主跨主跨1991米（米（960+1991+960），），全長(zhǎng)全長(zhǎng)3910米，米， 一、一、 無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)無(wú)處不在的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Structure是指事物的各個(gè)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。組成部分之間的有序搭配和排列。世界上任何事物都存在著結(jié)構(gòu)，結(jié)世界上任何事物都存在著結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)多種多樣決定著事物

2、存在的性質(zhì)。構(gòu)多種多樣決定著事物存在的性質(zhì)。二二 、 結(jié)構(gòu)與力結(jié)構(gòu)與力 從力學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)是指可從力學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形態(tài)和大小改變的力?？鼓芤鹦螒B(tài)和大小改變的力。 今年湖南郴州今年湖南郴州5050年來(lái)大雪災(zāi)，三位電力工人年來(lái)大雪災(zāi)，三位電力工人在進(jìn)行搶修的時(shí)候因輸電鐵塔倒塌，犧牲了自己在進(jìn)行搶修的時(shí)候因輸電鐵塔倒塌，犧牲了自己年輕的生命年輕的生命馬上行動(dòng)馬上行動(dòng)指出下例結(jié)構(gòu)可以抵抗來(lái)自外界指出下例結(jié)構(gòu)可以抵抗來(lái)自外界那些方面的作用力。那些方面的作用力。建筑物的窗戶建筑物的窗戶餐桌餐桌硬紙包裝箱硬紙包裝箱參考答案：

3、參考答案：建筑物的窗戶：建筑物的窗戶：餐餐 桌：桌：硬紙包裝箱：硬紙包裝箱：抵抗來(lái)自建筑物墻的正向和側(cè)向抵抗來(lái)自建筑物墻的正向和側(cè)向的壓力、風(fēng)的作用力，及其自身的壓力、風(fēng)的作用力，及其自身的重力等的重力等承受來(lái)自桌面物體的壓力和它自承受來(lái)自桌面物體的壓力和它自身的重力等身的重力等承受箱內(nèi)物體的重力、箱內(nèi)物體承受箱內(nèi)物體的重力、箱內(nèi)物體向外的擠壓力以及自身的重力等向外的擠壓力以及自身的重力等 通過(guò)以上例子可以得出：結(jié)構(gòu)可通過(guò)以上例子可以得出：結(jié)構(gòu)可以抵抗來(lái)自外界的作用力，那結(jié)構(gòu)一以抵抗來(lái)自外界的作用力，那結(jié)構(gòu)一般會(huì)受到哪一些力？般會(huì)受到哪一些力？拉力：拉力：物體所承受的拉拽力。物體所承受的拉拽力

4、。拔河！拔河！壓力：壓力：擠壓物體的力。擠壓物體的力。趁熱打鐵！趁熱打鐵！ 剪剪 切切 力：力： 兩個(gè)距離很近，大小兩個(gè)距離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體相等，方向相反，且作用于同一物體上的平行的力。上的平行的力。修理草坪！修理草坪！剪刀、鋼絲鉗剪刀、鋼絲鉗扭轉(zhuǎn)力：扭轉(zhuǎn)力：反方向向物體兩端均勻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。施力，使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力。擰干衣服！擰干衣服！擰瓶蓋擰瓶蓋麻花條麻花條彎曲力：彎曲力：作用于物體，使它產(chǎn)生作用于物體，使它產(chǎn)生 彎曲的力？彎曲的力？釣釣 魚！魚！拉力拉力 作用于物體作用于物體 ,使它產(chǎn)生彎曲的力使它產(chǎn)生彎曲的力 壓壓 力力

5、 兩個(gè)距離很近兩個(gè)距離很近 ,大小相等大小相等,方向相反方向相反,且作用于同一物體上的平行力且作用于同一物體上的平行力 剪切力剪切力 擠壓物體的力擠壓物體的力扭轉(zhuǎn)力扭轉(zhuǎn)力 物體所承受的拉拽力物體所承受的拉拽力 彎曲力彎曲力 反方向向物體兩端均勻施力反方向向物體兩端均勻施力,使物體使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力馬上行動(dòng)馬上行動(dòng): : 請(qǐng)連線，再思考相應(yīng)的例子請(qǐng)連線，再思考相應(yīng)的例子構(gòu)件受力形式：四種構(gòu)件受力形式：四種 拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力 觀察右圖觀察右圖,說(shuō)明說(shuō)明 石磨的推桿為石磨的推桿為 什么要用一根什么要用一根 繩子吊起來(lái)。繩子吊起來(lái)。 探究：探究：

6、答案：答案： 1、低消推桿自身的重力、低消推桿自身的重力 2、保持人在推磨過(guò)程時(shí)推桿始終在平行于、保持人在推磨過(guò)程時(shí)推桿始終在平行于 地面的平面上運(yùn)動(dòng)；地面的平面上運(yùn)動(dòng)； 一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成,這這些組成部分通常稱構(gòu)件。例如自行車的車輪，些組成部分通常稱構(gòu)件。例如自行車的車輪，它是由輻條（鋼條）、輪胎它是由輻條（鋼條）、輪胎 、車圈、氣門等構(gòu)、車圈、氣門等構(gòu)件組成的。當(dāng)一個(gè)構(gòu)件受到外力作用時(shí)，內(nèi)部件組成的。當(dāng)一個(gè)構(gòu)件受到外力作用時(shí)，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)這間相互作用會(huì)發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵各質(zhì)點(diǎn)這間相互作用會(huì)發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力，稱為內(nèi)力抗的力，稱為內(nèi)力

7、。 當(dāng)我們給自行車輪胎打氣，氣壓過(guò)大時(shí)，當(dāng)我們給自行車輪胎打氣，氣壓過(guò)大時(shí)，它的內(nèi)胎就會(huì)爆炸！為什么呢？它的內(nèi)胎就會(huì)爆炸！為什么呢？構(gòu)件、內(nèi)力和外力構(gòu)件、內(nèi)力和外力F是內(nèi)力，是結(jié)構(gòu)受到外力時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生一種抵抗是內(nèi)力，是結(jié)構(gòu)受到外力時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生一種抵抗力，是受力面積，。力，是受力面積，。 是應(yīng)力，是應(yīng)力， 應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上產(chǎn)生的內(nèi)力，由于相同的力，不同的面積，應(yīng)力不同。力，由于相同的力，不同的面積，應(yīng)力不同。當(dāng)應(yīng)力低于某一極限時(shí)，結(jié)構(gòu)不會(huì)遭到破壞。當(dāng)應(yīng)力低于某一極限時(shí)，結(jié)構(gòu)不會(huì)遭到破壞。FS 小試驗(yàn)：折筷子，拉斷毛線小試驗(yàn)：折筷子，拉斷毛線內(nèi)力相同，材料相

8、同，為什么結(jié)果不同？?jī)?nèi)力相同，材料相同，為什么結(jié)果不同？與材料粗細(xì)、面積有關(guān)與材料粗細(xì)、面積有關(guān) 應(yīng)力應(yīng)力三.結(jié)構(gòu)的類型 實(shí)體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、組合 實(shí)體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的，它的受力特點(diǎn)是：外力分布在整個(gè)體積中，如實(shí)心墻，大壩。 框架結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)體由細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：支撐空間而不充滿空間。如鐵架塔，建筑用腳手架，廠房的框架。 殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)是：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，如摩托車手的頭盔，飛機(jī)的外殼，貝殼。1 1 實(shí)體結(jié)構(gòu)實(shí)體結(jié)構(gòu)實(shí)心結(jié)構(gòu)。實(shí)心結(jié)構(gòu)。受力情況：外力分布在受力情況：外力分布在整個(gè)體積中。主要承受整個(gè)體積中。主要承受壓力。壓力。舉例：墻壁、柱子、實(shí)舉例：墻壁、柱子、實(shí)心球。心球。2 2 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)由細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)件組成。由細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)件組成。受力情況：受力情況：支撐空間卻不充滿空間。支撐空間卻不充滿空間。 可以承可以承受壓力和拉力等。受壓力和拉力等。 3 3 殼體結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上。表面上。特別是當(dāng)頂部受到壓力時(shí)，特別是當(dāng)頂部受到壓力時(shí)，它能將力