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(共57張PPT)
第二節、
穩固結構的探析　
任務二 探析結構強度
生活中有時會出現這樣的情況：人坐到塑料凳上，凳腳被壓斷了；下大雪時，房梁被壓斷了。這些事例說明，這些結構不具有抵抗上述荷載的能力。
結構抵抗荷載的能力用強度來表示。
結構的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。
海嘯
大堤壩
一、結構的強度
普洱地震
唐山地震
拔河
繩子的強度
當結構構件受到外力作用時，內部各質點之間的相互作用發生改變，產生一種抵抗外力與形變的力，稱為內力。
如下關系式表示：
σ = FN/A。
應力可以作為表示結構構件強度的基本指標。
構件單位橫截面積上所產生的內力就是應力。
FN為內力
A為受力面積
σ為應力
彎曲
當外力使一個物體的一端發生偏轉而另外一邊仍然保持不變。
在發生彎曲的點，在頂上的分子正在被分開，在底部的分子則正在被壓縮。如果這些力超過分子結合一起的力, 橫梁就會斷裂。
當外力像下面這些圖片顯示的方式作用在物體上的時候，就會出現應力：
木條彎曲時，下表面被拉伸，上表面被壓縮；被拉伸的面先斷。
思考：木條彎曲時，上下表面發生了什么變形？彎曲變形過大時，哪個表面先斷？
第3題：材料和連接方式對承重能力有影響，強度高的材料制作的結構強度相對更好；連接節點牢固可靠，有利于結構的整體承重性能的提升。
第1題：三角形結構的承重能力要強
想一想
分析不同壘法的墻，當施加同樣的外力時，哪種壘法的墻不容易推倒？穩定性最強，結構的強度最強？
二、影響結構強度的主要因素
結構的強度與結構的形狀、使用的材料、構件之間的連接方式等因素有密切的關系。
交綽[chuò]搭建增加結構強度
1、結構的形狀、
2、結構的材料、
3、結構構件之間的連接方式
影響結構強度的主要因素
1、結構的形狀
相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構件強度不同。
結構的形狀
空調架
金剛石及其結構
結構的形狀
各種形狀的橫截面構件，所承受力的程度是不一樣的。
三角形是框架結構最基本的形狀之一，結實、穩定、材料最少。在四邊形、六邊形構件中，加上三角形支撐件，就可大大增加構件的牢固程度。
抗拉性較強 抗壓性較弱
紙張的特性
紙結構的基本形狀：
紙結構的其他形狀：
……
紙結構的組合：
承重性測試
紙箱結構形狀
該站立式辦公桌腳架采用鋁合金材料一體成型，且內部設計成網格，其主要目的是在不明顯增加材料用量的情況下，大大增加了強度。一般的塑料桌、塑料構件通常采用類似的結構。
問題：
下圖是兩位同學制作的筷子支架結構。為什么右邊這個只能支撐一個5千克的鉛球，而左邊這個卻能支撐兩個共8千克的鉛球？請分析原因。
分析：因為結構的強度與結構的形狀有關。左邊的結構內部有三角形支撐結構，所以它的強度更強，能支撐2個鉛球。而右邊結構的內部沒有三角形支撐結構，所以它只能支撐1個鉛球。左邊的結構更加穩定，因為它的支撐面積比右邊的大。
礦泉水瓶的形狀
如圖所示，某村莊旁邊的小河上原有一座限重1.5噸的簡易梁式橋。橋下的河水較淺，不能通航。現在由于經濟的發展．運輸量有了極大的增加．必須使橋梁的承重能力加以提高。但是又不能把橋拆掉后重新再建．因為這是該村唯一的公路橋。那么我們應該如何進行改進，設計出符合要求的橋梁結構呢 請同學們設計出3種以上的改良方案。
你能幫幫我嗎？
選擇合適的材料制作斜拉索，并在橋兩側安裝足夠強度的立柱。
由于小河不能通航，所以可以增加一個或幾個橋墩來加大承重。
在橋面下增加拱形結構，在不影響橋面通行的情況下，可以增加橋梁的承重。
在橋的兩側增加鋼制的三角形桁架結構。
2、結構的材料
不同材料構成的結構，其強度各不相同。一個堅固的梁必須具有好的抗拉、抗壓、抗剪切和抗扭曲的性能，所以梁通常由不止一種材料制成。
使用鋼筋混凝土結構的好處是什么？
如一根混凝土梁含有鋼筋，混凝土擅長抗壓力，而鋼筋擅長抗拉力，它們共同形成了非常牢固的結構。
結構的強度與材料有關
VS
紙杯
鋼杯
結構的材料
不同的材料可能帶來結構上的變化。
采用塑料為材料，可以制造成一次性壓模成型的結構。
以椅子為例
采用木頭為材料，可以設計成框架結構；
采用不銹鋼為材料，可以制造成框架結構；
由于材料與結構強度具有密切的關系，因此在設計過程中應注意挖掘材料特性所帶來的新結構的可能。
無人機的制作材質是隨著材料技術的發展而不斷變化的，采用密度小而強度高的輕質材質是比較理想的選擇，使無人機自重更輕，更加節能，且強度更好，而碳纖維復合材料具有這一特點，因而被廣泛用于無人機上。
結構構件的連接通常有以下兩類：
鉸連接 剛連接
3、結構構件之間的連接方式
1）鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。
2）剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。
榫接
膠接
焊接
構件連接方式
同一結構有哪幾種連接方式？當橫梁受到向下的荷載作用時，請分析哪種連接方式的強度更好。
（1）
（2）
（4）
下圖結構屬哪種連接方式？
連接方式對結構強度的影響還體現在連接件的選擇上。以鉚接為例，鋁制空心鉚釘主要用于受載荷不大的鉚接場合，而不銹鋼鉚釘則用在高拉力、耐腐蝕的場合。
升降調節方法：朝桌面方向按下手柄即可升降桌面，升降桌面需在桌面上施加向上提或向下壓的力，松開手柄即可固定高度。支撐桿和桌面支撐桿及底部支撐腳之間均采用鉸連接，可轉動，構造了可形變的四邊形結構，因而可調節高度。通過鋼絲傳遞制動力，制動裝置固定氣撐桿與支撐桿之間的連接節點，從而固定調節后的高度。支撐桿和支撐框架之間采用鉸連接是實現折疊功能的前提條件。
這樣做有可能導致成本、體積、自重大大增加，最終還可能影響結構的功能。
香爐內部由幾個軸心線互相垂直的金屬環構成，最里面的金屬環的軸上裝著半圓形容器，內盛香料。由于互相垂直的各環轉軸彼此制約及半圓形容器自身重心的影響，使香料不會傾倒。
第一款電風扇的底座較重，且有一定的底面積，該電風扇是通過降低重心和設計一定大小的支撐面來保持穩定的；
第二款電風扇主要是靠較大的支撐面來保持穩定的；
第三款也主要是通過較大的支撐面來保持穩定的。
市場上銷售的家具一般是板式結構，且可拆裝的。如櫥柜的構造板之間通常采用預埋的連接件或預制的連接孔位，用偏心連接件等金屬構件連接，櫥柜門和框體之間通常采用鉸鏈連接。
感謝聆聽

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