结构的强度与稳定性-课件

第三节第三节 结构的强度与稳定性结构的强度与稳定性影响结构稳固的因素有那些？影响结构稳固的因素有那些？一、结构的强度二、结构的稳定性 结构的强度结构的强度 :是指结构具有抵抗被外力破坏的能力是指结构具有抵抗被外力破坏的能力.试验目的：验目的：验证结构强度与什么有关验证结构强度与什么有关试验材料：试验材料：纸绳、弹簧秤纸绳、弹簧秤试验结论：试验结论：结构强度与构件的结构强度与构件的 有关。有关。简易拉伸试验简易拉伸试验受力面积受力面积外力使构件发生变形的同时，构件内部分子外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。内力。作用在单位面积上的内力，称为应力。作用在单位面积上的内力，称为应力。（sigma）=单位单位 N/mm2或或 N/cm2NS物体结构抵抗变形的能力用强度来表示。物体结构抵抗变形的能力用强度来表示。强度是用应力来衡量的。强度是用应力来衡量的。多股绳比单股绳受力面积大，承受的应多股绳比单股绳受力面积大，承受的应力小，变形小。也就是说，粗绳的抗拉力小，变形小。也就是说，粗绳的抗拉强度大。强度大。结构的强度与材料有关VS纸杯钢杯技术试验一技术试验二试验材料：两张相同的纸试验材料：两张相同的纸试验结论：结构强度与构件的试验结论：结构强度与构件的 有关。有关。形状形状技术试验三试验材料：四根木条、四枚钉子、锤子试验材料：四根木条、四枚钉子、锤子试验方法：试验方法：钉接钉接榫接榫接试验结论：结构强度与构件的试验结论：结构强度与构件的_ _ 有关。有关。连接方式连接方式连接方式连接方式常见的技术常见的技术与方法与方法作用作用 特点特点一体式一体式焊接、胶接、焊接、胶接、粘接、捆绑粘接、捆绑固连、不需要拆卸、利固连、不需要拆卸、利于增加强度与稳定性于增加强度与稳定性挤压式挤压式钉连接、钉连接、螺栓螺母、螺栓螺母、扣紧套紧扣紧套紧强度不如一体式，但可强度不如一体式，但可再拆卸再拆卸接插式接插式插头、插座插头、插座方便连接、拆卸、传递方便连接、拆卸、传递信号可靠信号可靠从被连接件间的状态关系来分类从被连接件间的状态关系来分类连接方式连接方式常见的技常见的技术与方法术与方法作用作用 特点特点个个 例例可相对运可相对运动式动式与与方便运动，灵活转方便运动，灵活转动，承受一定的力动，承受一定的力人体关节，人体关节，车把与车架车把与车架不可相对不可相对运动式运动式准确配合准确配合连接牢固连接牢固车圈与辐条车圈与辐条链链一系列常为金属的链环或环形物一系列常为金属的链环或环形物钢琴等乐器或某些机器上可以按下弹起的部件钢琴等乐器或某些机器上可以按下弹起的部件 键键从力学结构的连接方式来分类从力学结构的连接方式来分类知识拓展:大家把刚才的矩形方框拿出来，讨论一下，可以通过什么样的方式使它更加结实。F倒摆倒摆稳 定 性 概 念稳稳 定定 性性 概概 念念 稳定指的不是状态绝对不变，而是稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态，动消失后，能重新返回到原平衡状态，即为稳当；不能回到原有平衡状态，为即为稳当；不能回到原有平衡状态，为不稳定。不稳定。结构具有阻碍翻倒或移动的结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就是结构稳定性。特性，就是结构稳定性。结构的稳定性与什么因素有关？想一想：想一想：落地扇为什么不易倾倒？想一想：想一想：怎样让不倒翁倒下？想一想：想一想：稳 定 性比萨斜塔为什么不倒塌？想一想：想一想：辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。小资料：中国的斜塔小资料：中国的斜塔影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素因素一：重心位置想一想：想一想：为什么大坝的横截面总是建成梯形的？为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？想一想：想一想：影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素因素二：支撑面积的大小 A字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？想一想：想一想：想一想：想一想：照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素因素三：几何形状影响结构稳定性的因素：几何形状 支撑面积 重心位置如何增加结构的稳定性如何增加结构的稳定性2.2.增大结构的底面面积。增大结构的底面面积。3.3.降低结构的整体重心位置。降低结构的整体重心位置。4.4.减小长细比：长细比指的是结构的纵减小长细比：长细比指的是结构的纵向长度与横向截面的最大尺寸之比。向长度与横向截面的最大尺寸之比。1.1.利用三角形框架及其组合结构，利用三角形框架及其组合结构，可以有效地增加结构的稳定性。可以有效地增加结构的稳定性。小结：小结：一、结构的强度一、结构的强度：是指结构具有抵抗被：是指结构具有抵抗被外力破坏的能力。外力破坏的能力。二、影响结构强度的主要因素：二、影响结构强度的主要因素：1、材料、材料2 2、形状形状3 3、连接方式连接方式 三、结构的稳定性三、结构的稳定性 结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就是结构稳定性。是结构稳定性。四、影响结构稳定性的因素四、影响结构稳定性的因素 1、几何形状、几何形状 2、支撑面积大小、支撑面积大小 3、重心位置、重心位置1.1.我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三角结构的，从这种现象中我们可以看出以下哪个因素角结构的，从这种现象中我们可以看出以下哪个因素影响着结构强度？影响着结构强度？A A、材料、材料 B B、形状、形状 C C、构件、构件 D D、连接方式、连接方式2.2.以如下方式放置的并注入不同数量的水，稳定性最以如下方式放置的并注入不同数量的水，稳定性最差的是：差的是：3.3.如图一张圆桌，不能使它更加稳固的方法是：如图一张圆桌，不能使它更加稳固的方法是：A A、使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材做、使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材做桌面桌面B B、使用较重的大理石做桌面、使用较重的大理石做桌面C C、如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式、如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式D D、增大桌子底部的支撑面面积、增大桌子底部的支撑面面积实际应用：实际应用：广告牌的抗风问题广告牌的抗风问题 在户外广告牌的结构设计在户外广告牌的结构设计中，应该考虑其抗风性能，中，应该考虑其抗风性能，以减小正面风的压力。请你以减小正面风的压力。请你就户外广告牌设计中的抗风就户外广告牌设计中的抗风问题，提出几种可行的方案。问题，提出几种可行的方案。设计方案设计方案内容内容实现的方式、方法、途径实现的方式、方法、途径方案方案1方案方案2方案方案3增加结构的强度增加结构的强度 加固支撑架、连接点加固支撑架、连接点减少受力面积减少受力面积采用通风孔采用通风孔改变结构形状改变结构形状采用立体环绕采用立体环绕方案方案形状形状实现的方式实现的方式方案方案1将广告牌做成将广告牌做成百叶窗式百叶窗式条式百叶窗在一定距离条式百叶窗在一定距离内加固内加固方案方案2将广告牌做成将广告牌做成筛网式筛网式在广告牌上钻孔，孔径在广告牌上钻孔，孔径大小要合适大小要合适方案方案3将广告牌做成将广告牌做成三面型三面型加固底座的支撑，并采加固底座的支撑，并采用三角形结构，还要选用三角形结构，还要选用较轻的材质作牌面用较轻的材质作牌面