第三節(jié) 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性

1、大大大大PP結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度這條板凳、這個(gè)防盜網(wǎng)的強(qiáng)度是怎樣的，也就是指它受到外這條板凳、這個(gè)防盜網(wǎng)的強(qiáng)度是怎樣的，也就是指它受到外力作用的情況下，它不被外力破壞的能力如何。力作用的情況下，它不被外力破壞的能力如何。結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。所以說(shuō)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指：應(yīng)力和強(qiáng)度的關(guān)系：應(yīng)力和強(qiáng)度的關(guān)系： 我們?nèi)绾蝸?lái)衡量一件東西的強(qiáng)度呢?那就要用到應(yīng)力的知識(shí)。外力內(nèi)力PN外力內(nèi)力NP截面PG截面PG截面NP+G壓力 重力cm2）布帶子布帶子改變。改變。 (1)(1)結(jié)構(gòu)的形狀結(jié)構(gòu)的形狀: : A.A.不同橫截面形狀的構(gòu)件所能承受力的程度是不同橫截面形狀的構(gòu)件所能承受力的程度是不一樣的。不一

2、樣的。注意：注意：結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度的影響有兩點(diǎn)，一是結(jié)構(gòu)的外部形狀，結(jié)構(gòu)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。二是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀。C.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。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.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。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)(1)結(jié)構(gòu)的形狀結(jié)構(gòu)的形狀: : D.D.三角形形狀三角形形狀: : 三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一, ,它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定、所它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定、所用材料最少。用材料最少。 在長(zhǎng)方形或六邊形的框架中間，加

3、上支撐構(gòu)件，構(gòu)成三角在長(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。形，就可以大大增加它的牢固程度。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)混凝土材料混凝土材料 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。 結(jié)構(gòu)的連接是指通過(guò)一定的連接物將結(jié)構(gòu)的連接是指通過(guò)一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。 從被連接件間的狀態(tài)關(guān)系來(lái)分類從被連接件間的狀態(tài)關(guān)系來(lái)分類鉸連接：鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但可以被連接的構(gòu)

4、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。相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體有松螺栓、松鉚等。膠接膠接榫接榫接鏈鏈鍵鍵從力學(xué)結(jié)構(gòu)的連接方式來(lái)分類從力學(xué)結(jié)構(gòu)的連接方式來(lái)分類1.影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素結(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)件截面形狀總總 結(jié)結(jié)根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)填寫下表：根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)填寫下表：走進(jìn)生活：走進(jìn)生活：竹竿比脆性塑料竹竿比脆性塑料桿能掛更多的重桿能掛更多的重物而不會(huì)斷裂物而不會(huì)斷裂不同材料的抗不同材料的抗拉性能不同拉性能不同中間有焊接縫的中間有焊接縫的鋼管受到撞擊時(shí)鋼管受到撞擊時(shí)容易損壞容易損壞因?yàn)橛羞B接點(diǎn)因?yàn)橛羞B接點(diǎn)當(dāng)這些物體受到外力作用時(shí)，原有的平

5、衡狀態(tài)被打破導(dǎo)致的 這是一種我們生活中的現(xiàn)象，在沒吹它時(shí)它是穩(wěn)定的，后來(lái)它為什么會(huì)翻倒呢？ 2、結(jié)構(gòu)具有阻礙翻倒或移動(dòng)的特性，就是、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)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性定性。 探究探究11：拿一本書，讓它直立在桌面上，它馬上傾倒了，顯然，其穩(wěn)拿一本書，讓它直立在桌面上，它馬上傾倒了，顯然，其穩(wěn)定性不好。同樣的一本書，把它的下端各書頁(yè)展開一定的角定性不好。同樣的一本書，把它的下端各書頁(yè)展開一定的角度，仍舊將它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。度，仍舊將它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。因素一：支撐面積的大小1.穩(wěn)定性與支撐面積的大小有關(guān)支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。A.落地電風(fēng)

6、扇或者賓館里的落地?zé)簦鼈兌加幸粋€(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。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：注意：支撐面支撐面接觸面。接觸面。接觸面接觸面: :是物體與地面接觸形成

7、的面。支撐面支撐面: :是物體與地面接觸形成支撐點(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。 探究探究22：落地扇為什么不易傾倒？：落地扇為什么不易傾倒？ 落地扇的底座采用較重的材料，風(fēng)扇比底座輕很落地扇的底座采用較重的材料，風(fēng)扇比底座輕很多，使落地扇的重心降低。多，使落地扇的重心降低。 1 1結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置有關(guān)。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置有關(guān)。物體重心越低，越穩(wěn)定。物體重心越低，越穩(wěn)定。因素二：重心位置因素二：重心位置A.不倒翁為什么不倒？如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán)，它還會(huì)不倒嗎？重心的位置：豎直方向的高度、水平方向離底面中心的距離。重心的位置：豎直方向的高度、水平方向離底面中心的距離。 不倒翁的重心

8、很低，就在它與地面的接觸點(diǎn)上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，當(dāng)鐵環(huán)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，不倒翁就不再是不倒翁了。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。 通過(guò)分析長(zhǎng)方體重心的垂線位通過(guò)分析長(zhǎng)方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖，可以明白，置與穩(wěn)定性示意圖，可以明白，比薩斜塔不倒的原因是比薩斜塔不倒的原因是它的重心它的重心所在點(diǎn)的垂線落在塔的底面的范所在點(diǎn)的垂線落在塔的底面的范圍內(nèi)。圍內(nèi)。當(dāng)塔傾斜到一定程度，重當(dāng)塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時(shí)，心的垂線不再落在塔的底面時(shí)，塔就會(huì)傾倒。塔就會(huì)傾倒。結(jié)構(gòu)重心的位結(jié)構(gòu)重心的位置：置：結(jié)構(gòu)重心

9、結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，底面的范圍內(nèi)，落在就是穩(wěn)定落在就是穩(wěn)定的，沒有就是的，沒有就是不穩(wěn)定的。不穩(wěn)定的。3 3、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。 A A、A A字形梯為什么載人時(shí)能夠保持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穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的拉桿將會(huì)怎么樣？會(huì)怎么樣？ 一般情況下，梯子打開的時(shí)候，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直時(shí)，兩

10、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。桿，載人時(shí)就不能保持穩(wěn)定。 因?yàn)槿侵Ъ芘c地面有三因?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)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。使照相機(jī)的支撐架更容易穩(wěn)定。B 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？、照相機(jī)的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？因素三：因素三：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。形

11、狀有關(guān)。 如何增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性如何增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性1.1.增大結(jié)構(gòu)的底面面積。增大結(jié)構(gòu)的底面面積。2.2.降低結(jié)構(gòu)的整體重心位置。降低結(jié)構(gòu)的整體重心位置。4.4.減小長(zhǎng)細(xì)比：長(zhǎng)細(xì)比指的是結(jié)構(gòu)的縱減小長(zhǎng)細(xì)比：長(zhǎng)細(xì)比指的是結(jié)構(gòu)的縱向長(zhǎng)度與橫向截面的最大尺寸之比。向長(zhǎng)度與橫向截面的最大尺寸之比。3.3.利用三角形框架及其組合結(jié)構(gòu)，利用三角形框架及其組合結(jié)構(gòu)，可以有效地增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。可以有效地增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用：不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用：.倒置的啤酒瓶可以預(yù)報(bào)地震。.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時(shí)能自動(dòng)翻倒打水。 練習(xí)練習(xí)(1)貨物應(yīng)盡量放在船艙里還是甲板上？為什么？ 填表說(shuō)明下表中的物體有可能因受哪些力的作用而出現(xiàn)填表說(shuō)明下表中的物體有可能因受哪些力的作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，并根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。不穩(wěn)定現(xiàn)象，并根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。馬上行動(dòng)馬上行動(dòng)重力、風(fēng)力重力、風(fēng)力底座小、重心高、受底座小、重心高、受風(fēng)面積