第三節(jié) 結構的強度與穩(wěn)定性

1、大大大大PP結構的強度結構的強度這條板凳、這個防盜網的強度是怎樣的，也就是指它受到外這條板凳、這個防盜網的強度是怎樣的，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。結構具有的抵抗被外力破壞的能力。所以說結構的強度是指：應力和強度的關系：應力和強度的關系： 我們如何來衡量一件東西的強度呢?那就要用到應力的知識。外力內力PN外力內力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)結構的形狀結構的形狀: : A.A.不同橫截面形狀的構件所能承受力的程度是不同橫截面形狀的構件所能承受力的程度是不一樣的。不一

2、樣的。注意：注意：結構對強度的影響有兩點，一是結構的外部形狀，結構對強度的影響有兩點，一是結構的外部形狀，二是結構的構件截面形狀。二是結構的構件截面形狀。C.C.相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構件強度不同。相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構件強度不同。B.B.結構的外形相同，構件的截面不同，其強度不一樣。結構的外形相同，構件的截面不同，其強度不一樣。(1)(1)結構的形狀結構的形狀: : D.D.三角形形狀三角形形狀: : 三角形是框架結構中最基本的形狀之一三角形是框架結構中最基本的形狀之一, ,它結實、穩(wěn)定、所它結實、穩(wěn)定、所用材料最少。用材料最少。 在長方形或六邊形的框架中間，加

3、上支撐構件，構成三角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。形，就可以大大增加它的牢固程度。結構的強度與材料有關結構的強度與材料有關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，它們合理組成一個整體，共同承擔載荷的作用。 結構的連接是指通過一定的連接物將結構的連接是指通過一定的連接物將構件組成整體結構。構件組成整體結構。 從被連接件間的狀態(tài)關系來分類從被連接件間的狀態(tài)關系來分類鉸連接：鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可以被連接的構

4、件在連接處不能相對移動，但可以相對轉動，具體有松螺栓、松鉚等。相對轉動，具體有松螺栓、松鉚等。膠接膠接榫接榫接鏈鏈鍵鍵從力學結構的連接方式來分類從力學結構的連接方式來分類1.影響結構強度的主要因素結構的形狀使用的材料構件之間的連接方式結構外部形狀結構的構件截面形狀總總 結結根據你的生活經驗填寫下表：根據你的生活經驗填寫下表：走進生活：走進生活：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斷裂物而不會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鋼管受到撞擊時容易損壞容易損壞因為有連接點因為有連接點當這些物體受到外力作用時，原有的平

5、衡狀態(tài)被打破導致的 這是一種我們生活中的現象，在沒吹它時它是穩(wěn)定的，后來它為什么會翻倒呢？ 2、結構具有阻礙翻倒或移動的特性，就是、結構具有阻礙翻倒或移動的特性，就是結構穩(wěn)結構穩(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，把它的下端各書頁展開一定的角定性不好。同樣的一本書，把它的下端各書頁展開一定的角度，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支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。A.落地電風

6、扇或者賓館里的落地燈，它們都有一個比較大的底座結構的底座，結構與地面接觸所形成的支撐面大結構的底座，結構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，支撐面越大越堅實，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的連線與地面構成的面。 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，風扇比底座輕很落地扇的底座采用較重的材料，風扇比底座輕很多，使落地扇的重心降低。多，使落地扇的重心降低。 1 1結構的穩(wěn)定性與重心位置有關。結構的穩(wěn)定性與重心位置有關。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量的鐵環(huán)，它還會不倒嗎？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，當鐵環(huán)達到一定數量時，不倒翁就不再是不倒翁了。重心的高低影響結構的穩(wěn)定性。重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。 通過分析長方體重心的垂線位通過分析長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的垂線落在塔的底面的范所在點的垂線落在塔的底面的范圍內。圍內。當塔傾斜到一定程度，重當塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時，心的垂線不再落在塔的底面時，塔就會傾倒。塔就會傾倒。結構重心的位結構重心的位置：置：結構重心

9、結構重心所在點的垂線所在點的垂線是否落在結構是否落在結構底面的范圍內，底面的范圍內，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、結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。、結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。 A A、A A字形梯為什么載人時能夠保持字形梯為什么載人時能夠保持穩(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怎么樣？會怎么樣？ 一般情況下，梯子打開的時候，一般情況下，梯子打開的時候，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)。當連接兩個梯面的橫桿拉能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿直時，兩

10、個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加構成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受強了梯子的穩(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，載人時就不能保持穩(wěn)定。桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。 因為三角支架與地面有三因為三角支架與地面有三個接觸點，形成的三角形結構個接觸點，形成的三角形結構使照相機的支撐架更容易穩(wěn)定。使照相機的支撐架更容易穩(wěn)定。B B、照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？、照相機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：結構的穩(wěn)定性與它的幾何結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。形

11、狀有關。 如何增加結構的穩(wěn)定性如何增加結構的穩(wěn)定性1.1.增大結構的底面面積。增大結構的底面面積。2.2.降低結構的整體重心位置。降低結構的整體重心位置。4.4.減小長細比：長細比指的是結構的縱減小長細比：長細比指的是結構的縱向長度與橫向截面的最大尺寸之比。向長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構，利用三角形框架及其組合結構，可以有效地增加結構的穩(wěn)定性?？梢杂行У卦黾咏Y構的穩(wěn)定性。不穩(wěn)定的結構應用：不穩(wěn)定的結構應用：.倒置的啤酒瓶可以預報地震。.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時能自動翻倒打水。 練習練習(1)貨物應盡量放在船艙里還是甲板上？為什么？ 填表說明下表中的物體有可能因受哪些力的作用而出現填表說明下表中的物體有可能因受哪些力的作用而出現不穩(wěn)定現象，并根據你的生活經驗，簡要說明原因。不穩(wěn)定現象，并根據你的生活經驗，簡要說明原因。馬上行動馬上行動重力、風力重力、風力底座小、重心高、受底座小、重心高、受風面積