基本概念和基本原理

基本概念和基本原理第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)概念：

結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。

結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件。例：人體結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，階級(jí)結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)，地球結(jié)構(gòu)等。第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)與力

從力學(xué)角度來說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

一個(gè)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構(gòu)件。第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四結(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)。1）實(shí)體結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中。實(shí)體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承受壓力。第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2）框架結(jié)構(gòu)：是指結(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，能承受垂直和水平荷載?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是由桿件或板件連接而成的，構(gòu)件可以是空心，也可以是實(shí)心；可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四3）殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在場(chǎng)館建設(shè)中用得很多。受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變形。第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四軸力（壓力、拉力）剪力（剪切力）

軸力就是軸向的力，受力物體會(huì)隨著軸向的力伸長(zhǎng)或縮短。受剪力的物體，會(huì)隨著剪力的方向變形!彎矩（彎曲力）扭力（扭轉(zhuǎn)力）

彎矩也就是力矩啦!受到彎矩的東西會(huì)兩端彎曲。簡(jiǎn)單來說，早上起床擰干毛巾的力就是扭力啦!

軸力、剪力、彎矩、扭力四種力學(xué)行為第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

桿梁柱

承受軸方向的壓力與拉力承受彎矩

基本的結(jié)構(gòu)元件

結(jié)構(gòu)力學(xué)最基本的元件，分為『桿』『梁』

與『柱』三種,分別有其不同的力學(xué)行為與作用。在了解這些結(jié)構(gòu)原件的基本行為后，我們就可以依照這些行為與特性去做結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下面以表格的方式，詳細(xì)的與敘述與比較其個(gè)別的行為。結(jié)構(gòu)原件的比較承受壓力與彎矩第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下，維持原有平衡狀態(tài)的能力。第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：重心位置的高低支撐面的大小結(jié)構(gòu)的形狀第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的幾個(gè)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)件截面形狀鉸連接剛連接第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

我們知道穩(wěn)定性是研究物體的保持平衡狀態(tài)的能力，強(qiáng)度是研究不被外力破壞的能力。例如我們剛才舉的凳子的例子，凳子能夠承受人的重力這是一個(gè)強(qiáng)度問題，那么凳子會(huì)不會(huì)左右晃動(dòng)，搖擺，那就是一個(gè)穩(wěn)定性問題了。強(qiáng)度與穩(wěn)定性的聯(lián)系與區(qū)別：

第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能人的個(gè)性化需要壽命安全美觀……穩(wěn)定性強(qiáng)度成本學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還有一些需要考慮的因素,如材料、民俗文化、地域特點(diǎn)等。第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四如何賞析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品？賞析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品,可從技術(shù)與文化兩個(gè)角度進(jìn)行。（1）技術(shù)的角度主要有：結(jié)構(gòu)功能、穩(wěn)固耐用、造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料使用的合理性，工藝制造的精湛程度等。（2）文化的角度主要有：文化寓意與傳達(dá)，公眾認(rèn)可的美學(xué)原則，反映的時(shí)代、民族、習(xí)俗方面的特征、結(jié)構(gòu)的個(gè)性特征等。第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)：課本33頁蓋里椅功能：在使用功能上，蓋里椅具有其他椅子相同的功效，唯一的缺點(diǎn)是沒有扶手，而且椅子面過于平直，坐久了人會(huì)覺得不舒服。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：蓋里椅結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)潔大方,線條明快,有流動(dòng)感。占地面積小，卻十分平穩(wěn)。但椅子的旋轉(zhuǎn)性差，不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)使得它靈活性也差。制造技術(shù)：蓋里椅要達(dá)到整體統(tǒng)一的完美線條和彎曲效果，還要考慮到重心的位置高低和椅子承受能力的大小，對(duì)制造來說，是一次挑戰(zhàn)。

審美：蓋里椅的結(jié)構(gòu)傳達(dá)出一種盤旋上升、奮發(fā)向上的精神，具有雕塑般的美感和強(qiáng)烈的時(shí)代氣息，形成了優(yōu)雅的浪漫主義設(shè)計(jì)風(fēng)格。

第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四一、認(rèn)識(shí)流程1.流程的含義流程（prosess）是一項(xiàng)活動(dòng)或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項(xiàng)或行為進(jìn)行的程序。時(shí)序有可顛倒的，也有不可顛倒的。任何流程反映了一定的時(shí)序，體現(xiàn)出一定的環(huán)節(jié)。時(shí)序(timeseries)是時(shí)間上的先后順序?！袅鞒淌亲鍪碌捻樞??！?/p>

科學(xué)合理的流程是實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的保障?！?/p>

科學(xué)的流程不是自然形成的，設(shè)計(jì)、改進(jìn)的結(jié)果。第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

環(huán)節(jié)的劃分是相對(duì)的，環(huán)節(jié)本身又可以是一個(gè)流程，即流程具有層次性。環(huán)節(jié)：把完成某個(gè)具體目標(biāo)、組成某項(xiàng)生產(chǎn)或某個(gè)活動(dòng)過程的若干階段或小的過程稱為環(huán)節(jié)（phase）。第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四環(huán)節(jié)時(shí)序分法不一可分解可顛倒不可顛倒同時(shí)進(jìn)行流程時(shí)序和環(huán)節(jié)的特點(diǎn)：相對(duì)性第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

任何流程反映了一定的時(shí)序，體現(xiàn)出一定的環(huán)節(jié)。流程是一項(xiàng)活動(dòng)或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項(xiàng)或行為進(jìn)行的程序。好流程可有效的指導(dǎo)生產(chǎn)和生活活動(dòng)。思考：流程與時(shí)序和環(huán)節(jié)有什么相互的聯(lián)系呢？第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四流程的表達(dá)

為了使流程的描述清晰可見，我們一般采用流程圖（flowchart）來表達(dá)流程。

流程圖的表達(dá)方式是多種多樣的，有:最簡(jiǎn)方框流程圖、文字表達(dá)、表格表達(dá)、圖示表達(dá)、模型表達(dá)、動(dòng)畫演示等。第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，運(yùn)用科學(xué)合理的流程可以

有效地組織生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率保證產(chǎn)品質(zhì)量保證安全生產(chǎn)保護(hù)環(huán)境第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四它是針對(duì)產(chǎn)品的制造過程而言。工藝流程的含義：工藝流程反映了從原材料投入到成品產(chǎn)出，通過一系列工藝或加工環(huán)節(jié)，順序地進(jìn)行生產(chǎn)或制造某種產(chǎn)品的全過程。第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

工作流程反映了完成一件事情、一項(xiàng)任務(wù)而進(jìn)行的一系列有序的工作或活動(dòng)的全過程。它是針對(duì)人或生產(chǎn)工具的活動(dòng)過程而言。

任何一種產(chǎn)品的生產(chǎn)都需要經(jīng)過從設(shè)計(jì)到制作的過程，這個(gè)過程往往既包括工作流程又含有工藝流程。第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四流程優(yōu)化

在流程的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，要對(duì)流程進(jìn)行不斷的改進(jìn)以期取得最佳的效果。對(duì)流程的改進(jìn)過程，稱為流程的優(yōu)化。第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四一般的流程優(yōu)化的內(nèi)容：工期優(yōu)化、工藝優(yōu)化、成本優(yōu)化、技術(shù)優(yōu)化、質(zhì)量?jī)?yōu)化等。整體的全面優(yōu)化，或某個(gè)指標(biāo)優(yōu)化。因此，在進(jìn)行流程優(yōu)化時(shí)，要綜合平衡，以取得整體優(yōu)化的成效。(某一個(gè)指標(biāo)得到了優(yōu)化，而使另外的指標(biāo)下降了。)第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四流程優(yōu)化的目的：

提高工作效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、降低成本、節(jié)約能耗、保護(hù)環(huán)境、保證安全生產(chǎn)。

流程的優(yōu)化，應(yīng)在綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上突出重點(diǎn)指標(biāo)的優(yōu)化，綜合權(quán)衡達(dá)到整體優(yōu)化的目的。第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四流程優(yōu)化的條件：（1）設(shè)備和工藝水平的提高。比如，只有在具備鍛壓設(shè)備時(shí)，才可能將法蘭盤的加工改為少量切削加工；（2）對(duì)流程內(nèi)在機(jī)理的深入了解。比如對(duì)洗滌原理的了解，就會(huì)在流程中安排兩次漂洗；（3）人員技術(shù)水平的提高。第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四流程優(yōu)化的步驟：1、分析流程的現(xiàn)狀2、確定改進(jìn)的目標(biāo)和要求3、確定改進(jìn)方案第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四流程設(shè)計(jì)中的基本因素

生產(chǎn)活動(dòng)的流程設(shè)計(jì)的基本因素主要有材料、工藝、設(shè)備、人員、資金和環(huán)境?；疽蛩夭牧显O(shè)備工藝資金環(huán)境人員……第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四流程設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮氣候、季節(jié)、自然災(zāi)害、生態(tài)平衡等因素。流程的設(shè)計(jì)要依據(jù)事物的內(nèi)在屬性和客觀的變化規(guī)律，科學(xué)地設(shè)計(jì)時(shí)序與環(huán)節(jié)，以達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四畫流程圖關(guān)鍵要注意什么？

畫流程圖關(guān)鍵是要把環(huán)節(jié)以及各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)序找出來。

第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四流程設(shè)計(jì)的步驟第一步：首先要明確設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)，明確流程所應(yīng)遵循的內(nèi)在變化規(guī)律。第二步：要分析現(xiàn)有材料、設(shè)備、資金、人員、工藝和環(huán)境等因素。第三步：列出流程涉及的主要事項(xiàng)，并進(jìn)行初步的排列。第四步：分析各事項(xiàng)（步驟）之間先后順序，合理地安排流程的時(shí)序和環(huán)節(jié)。第五步：選擇一個(gè)合適的表達(dá)方式畫出流程圖，對(duì)于有嚴(yán)格時(shí)間的時(shí)序，要標(biāo)注時(shí)間.第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四1.流程設(shè)計(jì)的基本要素是環(huán)節(jié)和時(shí)序。2.流程并不是一下完成就可以了，應(yīng)該經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)和反復(fù)的修改，才能達(dá)到比較理想的效果。注意：流程圖中最常用的形式是框圖，因?yàn)檫@種形式既簡(jiǎn)單又明確。繪制框圖的常用符號(hào)：第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)（system）是由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素（element）或部分組成的具有特定功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)可劃分為若干個(gè)子系統(tǒng)（subsystem）子系統(tǒng)（subsystem）：是相對(duì)于大系統(tǒng)而言的，它是大系統(tǒng)中相對(duì)獨(dú)立且具有一定功能的組成部分。要素：指構(gòu)成系統(tǒng)的最主要的元素。第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四第一、至少要有兩個(gè)或兩個(gè)以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)；第二、要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定方式形成一個(gè)整體；第三、這個(gè)整體具有的功能是各個(gè)要素（部分）的功能中所沒有的。構(gòu)成系統(tǒng)，必須具備三個(gè)條件：第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)的類型小型系統(tǒng)、中型系統(tǒng)、大型系統(tǒng)和巨型系統(tǒng).1)按系統(tǒng)的規(guī)模分：2)按組成要素的性質(zhì)（按人類干預(yù)的情況）分：自然系統(tǒng)、人造系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)。3)按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分：開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)。第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四4）按學(xué)科領(lǐng)域就可分成：自然系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)和思維系統(tǒng)；5)按范圍劃分則有宏觀系統(tǒng)、微觀系統(tǒng)；6）按狀態(tài)劃分：有靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)；穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)和非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)；平衡系統(tǒng)、非平衡系統(tǒng)、近平衡系統(tǒng)、遠(yuǎn)平衡系統(tǒng)等等。第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)的基本特性有：系統(tǒng)的特性整體性相關(guān)性目標(biāo)性動(dòng)態(tài)性環(huán)境適應(yīng)性第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)分析的一般步驟可以描述為：明確問題設(shè)立目標(biāo)收集資料制定方案分析計(jì)算評(píng)價(jià)比較檢驗(yàn)核實(shí)作出決策第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法處理具體問題時(shí)要遵循系統(tǒng)分析的主要原則。系統(tǒng)分析的主要原則整體性原則科學(xué)性原則綜合性原則第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化（或最小化）。不同的目標(biāo)，對(duì)應(yīng)著不同的優(yōu)化結(jié)果。系統(tǒng)優(yōu)化的概念第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四目標(biāo)與目標(biāo)函數(shù)：約束條件：影響因素：目標(biāo)與收益總和之間的關(guān)系對(duì)目標(biāo)函數(shù)起限制作用，不能人為調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響，可人為調(diào)節(jié)。進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)考慮的三個(gè)要素第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的經(jīng)濟(jì)效果，而投入的人力、物力、財(cái)力達(dá)到最小。系統(tǒng)優(yōu)化的意義第44頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出滿足預(yù)定目標(biāo)的系統(tǒng)的過程。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的涵義：第45頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要問題：（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的與要求。（2）系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用。（3