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第三节 结构的强度与稳定性,1,思考：一根筷子和十根筷子,哪个更结实？,物体结构承受外力时抵抗破坏的能力，以强度来表示。,2,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，称为内力。 内力，是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。,p23,3,作用在单位面积上的内力，称为应力。,N是内力 是构件横截面,通常用应力来衡量强度。,应力的计量单位为N/mm2或N/cm2,试解释为何一根筷子容易断，多根筷子不易断?,4,材质相同，截面粗细不同的两个杆件，在相同的拉力作用下，遭受破坏的程度不一样，细截面的杆件先被破坏，原因是（ ）。 A、截面越大，杆件的内力越大 B、截面越小，杆件的内力越小 C、截面越大，杆件单位面积承受的应力越大 D、截面越小，杆件单位面积承受的应力越大,D,5,影响结构强度的因素有哪些？,材料,形状,连接方式,不同材料有承受不同应力极限的能力,三角形是框架结构中最基本的形状之一, 它结实、稳定、所用材料最少。,构件的连接方式不同，结构的强度也不同。,p26,6,结构构建的连接通常有两类,铰连接,刚连接,铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。,7,刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。,结构构建的连接通常有两类,铰连接,刚连接,8,利用所学内容，分析吊兰支撑架的结构强度：,从形状来看，吊兰支撑使用的三角形支架结构，而不使用由一根直杆挑起的结构。 从材料方面考虑，吊兰的三角形支架使用的是钢管而不是木条或塑料，钢管抗拉力性能好。 从连接方式考虑，吊兰的三角形支架的构件是焊接而不是捆缚，这种连接方式更牢固。,9,结构的稳定性,想一想：不倒翁稳定性好吗？ 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，但当扰动消失后，能重新回到原平衡状态，就是稳定。,结构的稳定性指的是结构抵抗失稳的能力。,p28,10,【实验探究1】,不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是不倒翁了。,不倒翁为什么不倒？,重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。,如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？,11,落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。,12,【实验探究2】,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？,几何形状影响结构的稳定性。三角形的稳定性好。,一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不能保持稳定。,13,三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。,14,【实验探究3】,支撑面积影响结构的稳定性,拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。,支撑面接触面 接触面:是物体与地面接触形成的面。 支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。,15,为什么大坝的横截面总是建成梯形？,大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。,16,比萨斜塔为何不倒？,它从1174年始建，1350年竣工，经历了176年。但由于塔身过重，地质松软，因此塔身仍以每年125毫米的速度向南倾斜。到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达48米。意大利当局为了拯救斜塔，已向全世界广泛征求保护方案，同时在塔的北侧加压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆，向北牵拉固定,17,结构稳定性的基本条件,结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。,比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。,18,巧妙地应用结构的不稳定性,19,在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒？,人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心的高低，在一定范围内，两脚分得越开，则重心越低，支撑面变大，越稳定！,思考,20,总结,通常用应力来衡量强度,影响结构强度的因素有,材料,形状,连接方式,铰连接,刚接,影响结构稳定性的因素有,重心位置,几何形状,支撑面积,21,
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