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第二節(jié)　穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析
考試內(nèi)容
考試要求
考試屬性
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
b
必考＋加試
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素
c
必考＋加試
影響結(jié)構(gòu)強度的主要因素
c
必考＋加試
結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系
b
必考＋加試
1.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力，它是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。
2.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素主要有三種：重心位置的高低、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小、結(jié)構(gòu)的形狀。靜止?fàn)顟B(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的根本原因是：結(jié)構(gòu)的重心所在點的垂線是否落在支撐面內(nèi)，如落在支撐面內(nèi)，則不會傾倒。
提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法：
(1)降低重心；(2)增大結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面積；(3)改變結(jié)構(gòu)的形狀。
3.影響結(jié)構(gòu)強度的主要因素
(1)結(jié)構(gòu)的強度——結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。
當(dāng)結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力，稱為內(nèi)力(F)。應(yīng)力(σ)是構(gòu)件的單位橫截面積上(S)所產(chǎn)生的內(nèi)力，其公式為σ＝F/S。如果σ＝F/S達到某一極限值時，結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。應(yīng)力可以作為表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度的基本指標(biāo)。
影響結(jié)構(gòu)強度的因素有結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等。
(2)結(jié)構(gòu)的形狀：截面形狀和外部結(jié)構(gòu)形狀。三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一，它結(jié)實、穩(wěn)定，所用材料最少。常見的構(gòu)件的橫截面形狀：工字形、十字形、長方形、L形、圓形、U形等。
結(jié)構(gòu)的連接方式：
①鉸連接——被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，但能相對轉(zhuǎn)動。如松螺栓、松鉚、合頁等；
②剛連接——既不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動。具體有榫接、膠接、焊接等，如固定鐵床架的連接。
(3)提高結(jié)構(gòu)強度的方法
①改變結(jié)構(gòu)的形狀：結(jié)構(gòu)的外部形狀和構(gòu)件的橫截面形狀；
②更換使用的材料：結(jié)構(gòu)選用強度更好的材料；
③改變構(gòu)件之間的連接方式，金屬間的剛連接可采用鉚接、螺栓連接、焊接等。
4.結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系
結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致功能的變化。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性與穩(wěn)定性
【典例1】　下面四個圖片中1是自行車受到臺風(fēng)作用而翻到，2是不倒翁搖晃，3是落地?zé)襞鲎埠蟀l(fā)生晃動而不翻倒，4是運動員跨欄時欄架翻到。針對上述現(xiàn)象下列說法正確的是(　　)
A.1、2、3、4都是不穩(wěn)定現(xiàn)象
B.1、2、4是不穩(wěn)定現(xiàn)象
C.2、3是穩(wěn)定現(xiàn)象
D.2、3、4是穩(wěn)定現(xiàn)象
解析　穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力，不倒翁、落地?zé)簟⑹艿酵饬ψ饔煤螅揽孔陨砟芰δ芫S持其原有平衡狀態(tài)。而翻到的自行車、跨欄架則沒有這個能力。故答案選C。
答案　C
[方法總結(jié)]　這種類型的題目只要正確理解結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的定義即可，不要誤認(rèn)為結(jié)構(gòu)受到外力作用動了就是不穩(wěn)定現(xiàn)象。
變式訓(xùn)練1　下列說法錯誤的是(　　)
A.人們將啤酒瓶倒置在地上，利用它來感知地震現(xiàn)象，這是利用結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定現(xiàn)象
B.水性筆書寫時，書寫液能流出是筆端鋼珠受力發(fā)生滾動， 這是結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定現(xiàn)象
C.強臺風(fēng)來襲大樹被折斷這是結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定現(xiàn)象
D.太陽傘底盤注滿水是為了增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
解析　結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與不穩(wěn)定是在結(jié)構(gòu)不被破壞的前提下進行的，C結(jié)構(gòu)已被破壞且屬于強度問題。故答案選C。
答案　C
二、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素
1.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：重心高低、支撐面大小、形狀。
2.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的根本原因：重心所在點的垂線落在支撐面內(nèi)。
3.提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的方法：降低重心、增大支撐面面積、改變形狀。
【典例2】　如圖所示為移動式升降機。以下操作中，不以提高穩(wěn)定性為目的的是(　　)
A.工作臺升高前，支撐腳伸展后放下
B.工作臺升降時，兩升降臂協(xié)同調(diào)整，保證重心落在支撐面內(nèi)
C.移動時，兩升降臂放下
D.移動時，支撐腳收起
解析　A項是通過增大支撐面積來提高穩(wěn)定性；B項重心落在支撐面內(nèi)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；C項通過降低重心位置提高穩(wěn)定性；D項收起支撐腳只是為了方便移動。故答案選D。
答案　D
[方法總結(jié)]　關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問題，必須知道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原因和影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，特別是支撐面的大小不要理解為接觸面的大小，其次不要忘記合理的結(jié)構(gòu)形狀也是提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素。
變式訓(xùn)練1　(2017·4月浙江高考)小明嘗試設(shè)計一款可折疊餐桌，從結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的角度分析，下列設(shè)計方案中最合理的是(　　)
解析　從結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的角度分析，C選項的支撐面積是最大、重心最低、形狀最合理，材料、連接方式一樣。故答案是C。
答案　C
變式訓(xùn)練2　如圖所示的臺燈，在測試階段發(fā)現(xiàn)其支撐桿調(diào)整到某些角度時，臺燈容易翻倒。以下改進措施中合理的是(　　)
A.增加支撐桿的長度 B.增加燈罩的質(zhì)量
C.增加支撐桿的厚度 D.增加底座的質(zhì)量
解析　增加底座的質(zhì)量，降低了重心，提高了臺燈的穩(wěn)定性。故答案選D。
答案　D
變式訓(xùn)練3　如圖所示是家用的A字形梯，人們可以利用梯子登高，不用時可以收攏，它由豎桿，橫桿和拉桿組成，下列對于A字形梯說法合理的是(　　)
A.拉桿與豎桿采用剛連接連接
B.A字形梯移動不方便，底部應(yīng)裝上萬向輪
C.拉桿的作用是保持穩(wěn)定
D.使用時，橫桿是受壓、拉桿是受拉
解析　拉桿能使人登梯時，重心所在點的垂線落在支撐面內(nèi)從而保持穩(wěn)定。拉桿與豎桿應(yīng)采用鉸連接不用時可以收攏。橫桿中間受人向下的作用力，兩端受豎桿向上的作用力，這些力的效果使之發(fā)生彎曲，拉桿受拉拽所以受力形式是受拉。故答案選C。
答案　C
變式訓(xùn)練4　如圖是一款不銹鋼紅酒架，發(fā)現(xiàn)放置紅酒時容易翻倒。下列改進措施中，最有效的是(　　)
A.加粗弧形支架的材料
B.減輕底座的重量
C.底座和弧形支架改用焊接
D.增大底座的支撐面積
解析　加粗弧形支架的材料，能提高強度；減輕底座的重量，穩(wěn)定性反而降低。底座和弧形支架改用焊接，是提高底座與支架的連接強度；增大底座的支撐面積，能夠提高紅酒架的穩(wěn)定性。故答案選D。
答案　D
變式訓(xùn)練5　如圖所示的是一款鋁合金材質(zhì)的三角架，適合戶外攝影，下列選項中是為了提高三角架穩(wěn)定性措施的是(　　)
A.選用更輕便的碳纖維材料
B.選用更粗的管腳
C.適當(dāng)擴大三個腳之間的范圍
D.將圓形管腳換成方形管腳
解析　A選項使得結(jié)構(gòu)重心升高，適當(dāng)擴大三個腳之間的范圍是為了增大支撐面的面積提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。故答案選C。
答案　C
三.影響結(jié)構(gòu)強度的因素
1.結(jié)構(gòu)強度的基本指標(biāo)：σ＝F/S
2.影響結(jié)構(gòu)強度的因素有結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等。
3.結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致功能的變化。
【典例3】　如圖所示是一款木制雜志架。為了提高其強度下列措施中不合理的是(　　)
A.增大部件的橫截面尺寸
B.邊柱與其他部件的連接采用鉸連接
C.邊柱與底腳間增加三角連片
D.邊柱的材料用不銹鋼代替木料
解析　由題意可知A、D選項是通過增大材料的橫截面和更換質(zhì)地更硬的材料來提高強度的，C選項是通過更合理的形狀來提高強度的，而B選項連接方法從剛連接變成鉸連接是降低了雜志架的強度。故答案選B。
答案　B
[方法總結(jié)]　有關(guān)結(jié)構(gòu)強度的題目的解答，首先應(yīng)知道結(jié)構(gòu)的強度與那些因素有關(guān)，其次結(jié)構(gòu)形狀的改變包括外部形狀與截面形狀，同一連接處的連接方法不同結(jié)構(gòu)的強度也會發(fā)生變化。
變式訓(xùn)練1　以下四種木圓凳的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中，很好的考慮到了儲運成本并且兼顧了結(jié)構(gòu)強度的是(　　)
解析　A、D選項的圓凳是儲運中不能重疊所占空間大，B、C選項圓凳的可重疊，但C選項凳腳間增加十字交叉，改變形狀提高了強度。故答案選C。
答案　C
變式訓(xùn)練2　如圖所示為一款A(yù)型吉他架，支架整體呈三角“A型”，海綿包裹的托架可以確保吉他放置穩(wěn)定，底架鋼管長度適宜，鋼管兩端防滑套起到較好的防滑作用。下列關(guān)于該吉他架的設(shè)計中，主要體現(xiàn)結(jié)構(gòu)強度的是(　　)
解析　A型張開的支架采用三角形結(jié)構(gòu)主要承受吉它的重量，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的強度。故答案選A。
答案　A
變式訓(xùn)練3　如圖所示為一款可折疊、可拆卸的木制擱物架，你認(rèn)為擱物架中間交叉的兩根支撐架之間最適合的連接方式是(　　)
A.螺栓螺帽連接
B.自攻螺釘連接
C.釘連接
D.膨脹螺絲連接
解析　螺栓螺帽連接連接可實現(xiàn)鉸連接， B、C選項連接時兩根支撐架被壓緊轉(zhuǎn)動不靈活，D選項一般用于物體與墻面的連接屬剛連接。故答案選A。
答案　A
1.普通電瓶車上加裝雨蓬(如圖所示)確實為使用者在雨天騎行帶來方便，但存在嚴(yán)重的安全隱患，原因是(　　)
A.加裝部分材料強度小
B.加裝后電瓶車穩(wěn)定性差
C.加裝后重量加大，電瓶動力不夠
D.加裝后影響原電瓶車整體強度
解析　加裝了雨蓬電瓶車的重心上升，在騎行時阻力加大這樣極易造成車體側(cè)翻，從而使電瓶車穩(wěn)定性變差。故答案選B。
答案　B
2.如圖所示是一個安裝在路邊的交通提示牌，提示牌橫向伸出位于路面上方。現(xiàn)要提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時不影響使用效果，下列各方法中可行的是(　　)
A.底部①處以混凝土澆鑄，并加深加大地基
B.對豎桿②與橫桿③的連接處進行焊接
C.縮短豎桿②的長度到3 000 mm
D.加粗加厚豎桿②與橫桿③
解析　底部①處以混凝土澆鑄，并加深加大地基是降低重心和加大了支撐面面積提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。縮短豎桿長度降低了重心，但影響車輛行駛。其它選項是從強度考慮的。故答案選A。
答案　A
3.如圖所示為小馨同學(xué)設(shè)計的四款臺燈方案。其中穩(wěn)定性最好的是(　　)
解析　根據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原因，重心所在點的垂線是否落在支撐面內(nèi)，C方案形狀合理重心所在點的垂線落在支撐面內(nèi)，而其它方案重心所在點的垂線，在升降時可能落在支撐面外。故答案選C。
答案　C
4.下列構(gòu)件之間的連接方式不屬于鉸連接的是(　　)
A.剪刀的兩刀片 B.合頁的兩頁板
C.釣魚凳的兩凳腿 D.伸縮桿的兩連桿
解析　A、B、C選項在連接處不能相對移動，但能相對轉(zhuǎn)動是鉸連接，D選項在正常使用時在連接處不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動是剛連接。故答案選D。
答案　D
如圖所示是一款平衡吊，吊臂為平行四邊形機構(gòu)，能在鉛垂面內(nèi)運動。請根據(jù)要求完成5～6題。
5.起吊時，配重的作用除了平衡外，還可以(　　)
A.增加強度 B.減小載荷
C.降低重心 D.增加穩(wěn)定性
答案　D
6.構(gòu)件2、構(gòu)件3與構(gòu)件1之間的連接方式是(　　)
A.緊鉚連接 B.鉸連接
C.榫接 D.焊接
解析　本題考查構(gòu)件連接方式的選擇。構(gòu)件1在吊起重物的過程中，與構(gòu)件2、構(gòu)件3的連接處均需發(fā)生轉(zhuǎn)動，因此需要采用鉸連接。B項正確。
答案　B
1.如圖所示玻璃鍋蓋，能夠直立在桌面上，下列能夠提高該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的措施是(　　)
A.增加鍋蓋手柄乙的寬度
B.縮短與桌面接觸手柄乙的長度
C.把塑料手柄換成鋁合金手柄
D.加長直立手柄甲的長度
解析　增加鍋蓋手柄乙的寬度是增大了支撐面面積，而縮短與桌面接觸手柄乙的長度是減少了支撐面面積，把塑料手柄換成鋁合金是增加結(jié)構(gòu)的強度。故答案是A。
答案　A
2.有如圖所示的三個相同材料做的支架，關(guān)于穩(wěn)定性的說法正確的是(　　)
A.左邊起第一個支架的穩(wěn)定性最好
B.它們之間穩(wěn)定性的不同主要是因為重心高低不同
C.它們之間穩(wěn)定性的不同主要是因為支撐面積不同
D.它們之間穩(wěn)定性的不同主要是因為結(jié)構(gòu)的形狀不同
解析　三個支架重心的高低、支撐面積是相差很小，最右端的穩(wěn)定性最好，是由于結(jié)構(gòu)的形狀最合理，且重心所在點的垂線落在支撐面內(nèi)。故答案選D。
答案　D
3.如圖所示是一款傾斜式個性書架，其不翻倒的根本原因是(　　)
A.支撐面比較大 B.支撐桿較多
C.支撐桿的強度較大 D.重心落在支撐面內(nèi)
解析　結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原因是結(jié)構(gòu)重心落在支撐面內(nèi)。故答案選D。
答案　D
4.如圖所示為一款教學(xué)用攝像頭展臺，需要使用時打開拍攝橫桿，以下關(guān)于攝像頭展臺說法不正確的是(　　)
A.拍攝時拍攝橫桿主要是受彎曲
B.增大底座的面積，可加強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
C.增大支撐桿的橫截面積，可提高結(jié)構(gòu)的強度
D.為保證結(jié)構(gòu)強度，拍攝橫桿和支撐桿要采用剛連接
解析　拍攝橫桿和支撐桿要采用剛連接，就不能折疊和轉(zhuǎn)動角度，連接方法應(yīng)該是鉸連接。故答案選D。
答案　D
5.如圖所示，要把直角鋼板固定在方鋼管上，應(yīng)采用的連接件是(　　)
解析　B項緊定螺釘只用于螺紋孔，無法將帶通孔的鋼板固定在方鋼管上；C項自攻螺釘主要用于木質(zhì)品等較軟材料上；D項膨脹螺栓主要用于混凝土墻壁，地面與金屬件連接；A選項可實現(xiàn)通孔和螺紋孔的連接。故答案選A。
答案　A
6. 如圖所示是一款用吸管制作的懸臂，各部分之間均用熱熔膠連接。在吸管1中間掛上少量鉤碼之后，懸臂發(fā)生明顯彎折，某同學(xué)對懸臂結(jié)構(gòu)進行了改造。關(guān)于改造后結(jié)構(gòu)的說法錯誤的是(　　)
A.吸管1受拉
B.吸管2受彎曲
C.吸管3與吸管2之間采用熱熔膠連接，結(jié)構(gòu)強度較好
D.利用三角形支撐結(jié)構(gòu)增強了懸臂的強度
答案　A
如圖所示是一款可折疊滑板車，車頭下方的斜方管兩側(cè)有腰形孔，滑板下方有限位鎖(用于固定滑板與車頭)，滑板車的車頭與踏板之間通過連接件連接。請完成7～8題。
7.要求車頭與踏板之間可折疊，并且使用滑板車時車頭與踏板的連接處牢固可靠。合理的連接件是(　　)
解析　折疊時需將連接件隨著腰形孔中的螺栓上升，脫離限位鎖即可折疊。連接使用時又能將車頭與踏板牢固連接。故答案選C。
答案　C
8.連接件與腰形孔處的連接，考慮到方便拆卸及連接處的牢固，應(yīng)采用的標(biāo)準(zhǔn)件是(　　)
A.六角螺栓與元寶螺母 B.鉚釘
C.自攻螺絲及元寶螺母 D.銷釘
解析　用元寶螺母與六角螺栓將連接件與腰形孔處的連接既牢固又方便拆卸，鉚釘緊鉚連接則不易拆卸，自攻螺絲與元寶螺母不相配，銷釘連接不牢固。故答案選A。
答案　A
9.圖甲為一高度可調(diào)的家用燙衣架，利用支架卡在圖乙所示的調(diào)節(jié)塊凹槽的不同位置來實現(xiàn)燙衣架的高度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)塊固定在燙衣板的背面。為了改善燙衣架的結(jié)構(gòu)性能，以下措施合理的是(　　)
A.為了提高燙衣架穩(wěn)定性，采用更堅硬的材料做支架
B.為了提高燙衣架強度，將支架直接固定在燙衣板的背面
C.為了提高燙衣架穩(wěn)定性，采用不銹鋼板做燙衣板
D.為了提高燙衣架強度，采用直徑稍大一點的金屬管做支架
解析　采用更堅硬的材料做支架主要是增大結(jié)構(gòu)的強度，將支架直接固定在燙衣板的背面則高度不可調(diào)節(jié)，采用不銹鋼板做燙衣板重心偏高穩(wěn)定性反而差，采用直徑稍大一點的金屬管做支架是通過改變材料截面規(guī)格來提高燙衣架強度。故答案選D。
答案　D
10.如圖所示為一件金屬工藝品，所有部件之間采用焊接。從整體結(jié)構(gòu)進行分析，以下說法不合理的是(　　)
A.底部大墊圈設(shè)計，提高了穩(wěn)定性
B.中下部有兩個螺母，降低了整體重心，提高了穩(wěn)定性
C.人的兩腿分開，擴大了支撐面，提高了穩(wěn)定性
D.大提琴和人的整體重心點垂線在墊圈內(nèi)圓中，保持了穩(wěn)定性
解析　底部大墊圈設(shè)計，是增大了支撐面，因此提高了穩(wěn)定性，人的兩腿分開但還是焊接在大墊圈上，支撐面面積沒有增大，穩(wěn)定性沒有提高。故答案選C。
答案　C
11.如圖所示的一款晾衣架，其不易翻倒的主要原因以及支撐桿的受力形式正確的是(　　)
A.采用高強度的不銹鋼材料，支撐桿受拉
B.支撐面比較大，支撐桿受壓
C.不銹鋼之間采用焊接，支撐桿受壓
D.采用鉸連接，可以折疊，支撐桿受彎曲
解析　結(jié)構(gòu)受力不易翻倒是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，支撐面比較大可提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，晾衣架放衣物后支撐桿被擠壓。故答案選B。
答案　B
12.如圖所示是小明同學(xué)用五夾板為材料制作的便攜式小凳，該小凳結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)固，易于制作。下列有關(guān)該小凳的設(shè)計和改進可以增加結(jié)構(gòu)強度的是(　　)
解析　為了使凳面受壓后不發(fā)生大的形變，在兩塊凳腳板上部“造 ”出一個肩，這樣在凳面受到壓力的時候，它的上板和下板都能得到“肩”形結(jié)構(gòu)的支撐。故答案選C。
答案　C
13.如圖甲所示的榫卯結(jié)構(gòu)，它由三根加工過的木條組成，其中木條③的結(jié)構(gòu)如圖乙所示，從結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的角度分析，下列關(guān)于木條①的設(shè)計方案中，最合理的是(　　)
解析　木條①選項C方案連接的方式是榫接，并且連接處沒有空隙，重心易落在支撐面內(nèi)，使結(jié)構(gòu)強度大，穩(wěn)定性好。故答案是C。
答案　C
14.在國家船舶設(shè)計規(guī)范中，江河船空載時要求水線以上和以下的比例為三比一，而海船則要求水線以下部分比重要更大。以下說法錯誤的是(　　)
A.海船航行時風(fēng)大浪大，需要船的穩(wěn)定性更高，故海船水線以下比重大
B.江河因彎道較多，為了船的穩(wěn)定性更高，故江河船水線以下比重小
C.為了提高船只穩(wěn)定性，可以增大船與水的接觸面積
D.為了提高船只穩(wěn)定性，可以降低船的重心
解析　降低船的重心，增大船與水的接觸面積可提高船航行的穩(wěn)定性。故答案是B。
答案　B
15.如圖所示為李敏設(shè)計的車棚臨時置物架，安裝到墻上后，發(fā)現(xiàn)使用時在水平方向不能保持固定，現(xiàn)準(zhǔn)備在現(xiàn)有方案基礎(chǔ)上改進支撐結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)使用時可水平固定，不用時可折向墻壁的功能。下列改進方案(只畫出單側(cè)改進結(jié)構(gòu)，兩側(cè)支撐結(jié)構(gòu)相同)可行的是(　　)
解析　A選項增加了鋼絲繩后，抗彎曲能力加強，不用時可折向墻壁。故答案是A。
答案　A
16.要把上題圖中的置物架安裝在墻壁上，下列連接件中最適合采用(　　)
答案　B
17.用自攻螺絲將木條a和木條b進行連接，需要有較好的連接強度，用以下連接件將木條a和木條b進行加固連接。以下連接件中不合理的是(　　)
解析　本題考查結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案。A連接件從木條a底部向上安裝，可以加固；B連接件從木條a側(cè)面與木條b連接處安裝，可以加固；C連接件無法安裝；D連接件平放在木條a與木條b上面可以實現(xiàn)加固。故答案選C。
答案　C
18.針對原先桌子結(jié)構(gòu)(圖甲)存在的不足之處，設(shè)計師改進了該桌子的結(jié)構(gòu)(如圖乙)。下列關(guān)于該結(jié)構(gòu)改進的說法中正確的是(　　)
A.通過改變結(jié)構(gòu)形狀來提高強度
B.通過改變結(jié)構(gòu)形狀來提高穩(wěn)定性
C.通過改變與地面接觸面來提高強度
D.通過改變支撐面大小提高穩(wěn)定性
解析　改進該桌子的支架為三角形結(jié)構(gòu)，使桌子的結(jié)構(gòu)不易發(fā)生變形，主要是提高結(jié)構(gòu)強度。故答案選A。
答案　A
19.如圖所示一款“小鳥”造型塑料CD架，在對其穩(wěn)定性測試中，隨著CD盤增加，穩(wěn)定性降低，發(fā)生傾覆。為了提高該產(chǎn)品穩(wěn)定性，下列采取的措施相對較好的是(　　)
A.增加腳的長度
B.改用強度更高的塑料
C.增加腳與鳥嘴之間的高度
D.加長鳥嘴長度
解析　增加腳的長度是增加了支撐面的面積，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強。故答案是A。
答案　A
20.如圖是一款簡約支架臺燈，采用全金屬材料制作，牢固可靠、強度高，但在實際使用中發(fā)現(xiàn)，臺燈穩(wěn)定性不夠好，容易向兩側(cè)翻倒，為了提高臺燈的穩(wěn)定性，以下改進措施中最優(yōu)的方案是(　　)
A.減小臺燈的傾斜度，提高燈頭高度
B.增大臺燈的傾斜度，降低燈頭高度
C.適當(dāng)增加支撐腳a、b的長度
D.適當(dāng)增加支撐腳a、b的夾角
解析　由于容易向兩側(cè)翻倒，適當(dāng)增加支撐腳a、b的夾角，增大了支撐面，使之不易向兩側(cè)翻倒。故答案是D。
答案　D
課件35張PPT。第二節(jié)　穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析1.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力，它是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。2.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素主要有三種： 、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的 、結(jié)構(gòu)的形狀。靜止?fàn)顟B(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的根本原因是：結(jié)構(gòu)的重心所在點的垂線 ，如落在支撐面內(nèi)，則不會傾倒。重心位置的高低支撐面的大小是否落在支撐面內(nèi)提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法：
(1) 重心；(2)增大結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面積；(3) 結(jié)構(gòu)的形狀。
降低改變3.影響結(jié)構(gòu)強度的主要因素(1)結(jié)構(gòu)的強度——結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。
當(dāng)結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用發(fā)生改變，產(chǎn)生一種 的力，稱為 (F)。應(yīng)力(σ)是構(gòu)件的單位橫截面積上(S)所產(chǎn)生的內(nèi)力，其公式為σ＝F/S。如果σ＝F/S達到某一極限值時，結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。應(yīng)力可以作為表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度的基本指標(biāo)。抵抗內(nèi)力影響結(jié)構(gòu)強度的因素有 等。
(2)結(jié)構(gòu)的形狀：截面形狀和外部結(jié)構(gòu)形狀。三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一，它結(jié)實、穩(wěn)定，所用材料最少。常見的構(gòu)件的橫截面形狀：工字形、十字形、長方形、L形、圓形、U形等。
結(jié)構(gòu)的連接方式：
① ——被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，但能相對轉(zhuǎn)動。如松螺栓、松鉚、合頁等；
② ——既不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動。具體有榫接、膠接、焊接等，如固定鐵床架的連接。 結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式鉸連接剛連接(3)提高結(jié)構(gòu)強度的方法
① 結(jié)構(gòu)的形狀：結(jié)構(gòu)的外部形狀和構(gòu)件的橫截面形狀；
②更換使用的材料：結(jié)構(gòu)選用強度 的材料；
③改變構(gòu)件之間的連接方式，金屬間的剛連接可采用 、 等。 4.結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系
結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致功能的變化。 改變鉚接更好螺栓連接、焊接一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性與穩(wěn)定性【典例1】　下面四個圖片中1是自行車受到臺風(fēng)作用而翻到，2是不倒翁搖晃，3是落地?zé)襞鲎埠蟀l(fā)生晃動而不翻倒，4是運動員跨欄時欄架翻到。針對上述現(xiàn)象下列說法正確的是(　　)A.1、2、3、4都是不穩(wěn)定現(xiàn)象
B.1、2、4是不穩(wěn)定現(xiàn)象
C.2、3是穩(wěn)定現(xiàn)象
D.2、3、4是穩(wěn)定現(xiàn)象解析　穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力，不倒翁、落地?zé)簟⑹艿酵饬ψ饔煤螅揽孔陨砟芰δ芫S持其原有平衡狀態(tài)。而翻到的自行車、跨欄架則沒有這個能力。故答案選C。
答案　C[方法總結(jié)]　這種類型的題目只要正確理解結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的定義即可，不要誤認(rèn)為結(jié)構(gòu)受到外力作用動了就是不穩(wěn)定現(xiàn)象。變式訓(xùn)練1　下列說法錯誤的是(　　)A.人們將啤酒瓶倒置在地上，利用它來感知地震現(xiàn)象，這是利用結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定現(xiàn)象
B.水性筆書寫時，書寫液能流出是筆端鋼珠受力發(fā)生滾動， 這是結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定現(xiàn)象
C.強臺風(fēng)來襲大樹被折斷這是結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定現(xiàn)象
D.太陽傘底盤注滿水是為了增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性解析　結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與不穩(wěn)定是在結(jié)構(gòu)不被破壞的前提下進行的，C結(jié)構(gòu)已被破壞且屬于強度問題。故答案選C。
答案　C二、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素
1.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：重心高低、支撐面大小、形狀。
2.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的根本原因：重心所在點的垂線落在支撐面內(nèi)。
3.提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的方法：降低重心、增大支撐面面積、改變形狀。【典例2】　如圖所示為移動式升降機。以下操作中，不以提高穩(wěn)定性為目的的是(　　)A.工作臺升高前，支撐腳伸展后放下
B.工作臺升降時，兩升降臂協(xié)同調(diào)整，保證重心落在支撐面內(nèi)
C.移動時，兩升降臂放下
D.移動時，支撐腳收起 解析　A項是通過增大支撐面積來提高穩(wěn)定性；B項重心落在支撐面內(nèi)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；C項通過降低重心位置提高穩(wěn)定性；D項收起支撐腳只是為了方便移動。故答案選D。
答案　D[方法總結(jié)]　關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問題，必須知道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原因和影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，特別是支撐面的大小不要理解為接觸面的大小，其次不要忘記合理的結(jié)構(gòu)形狀也是提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素。變式訓(xùn)練1　(2017·4月浙江高考)小明嘗試設(shè)計一款可折疊餐桌，從結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的角度分析，下列設(shè)計方案中最合理的是(　　)解析　從結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的角度分析，C選項的支撐面積是最大、重心最低、形狀最合理，材料、連接方式一樣。故答案是C。
答案　C變式訓(xùn)練2　如圖所示的臺燈，在測試階段發(fā)現(xiàn)其支撐桿調(diào)整到某些角度時，臺燈容易翻倒。以下改進措施中合理的是(　　)A.增加支撐桿的長度 B.增加燈罩的質(zhì)量
C.增加支撐桿的厚度 D.增加底座的質(zhì)量
解析　增加底座的質(zhì)量，降低了重心，提高了臺燈的穩(wěn)定性。故答案選D。
答案　D變式訓(xùn)練3　如圖所示是家用的A字形梯，人們可以利用梯子登高，不用時可以收攏，它由豎桿，橫桿和拉桿組成，下列對于A字形梯說法合理的是(　　)A.拉桿與豎桿采用剛連接連接
B.A字形梯移動不方便，底部應(yīng)裝上萬向輪
C.拉桿的作用是保持穩(wěn)定
D.使用時，橫桿是受壓、拉桿是受拉
解析　拉桿能使人登梯時，重心所在點的垂線落在支撐面內(nèi)從而保持穩(wěn)定。拉桿與豎桿應(yīng)采用鉸連接不用時可以收攏。橫桿中間受人向下的作用力，兩端受豎桿向上的作用力，這些力的效果使之發(fā)生彎曲，拉桿受拉拽所以受力形式是受拉。故答案選C。
答案　C變式訓(xùn)練4　如圖是一款不銹鋼紅酒架，發(fā)現(xiàn)放置紅酒時容易翻倒。下列改進措施中，最有效的是(　　)A.加粗弧形支架的材料
B.減輕底座的重量
C.底座和弧形支架改用焊接
D.增大底座的支撐面積
解析　加粗弧形支架的材料，能提高強度；減輕底座的重量，穩(wěn)定性反而降低。底座和弧形支架改用焊接，是提高底座與支架的連接強度；增大底座的支撐面積，能夠提高紅酒架的穩(wěn)定性。故答案選D。
答案　D變式訓(xùn)練5　如圖所示的是一款鋁合金材質(zhì)的三角架，適合戶外攝影，下列選項中是為了提高三角架穩(wěn)定性措施的是(　　)A.選用更輕便的碳纖維材料
B.選用更粗的管腳
C.適當(dāng)擴大三個腳之間的范圍
D.將圓形管腳換成方形管腳
解析　A選項使得結(jié)構(gòu)重心升高，適當(dāng)擴大三個腳之間的范圍是為了增大支撐面的面積提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。故答案選C。
答案　C三.影響結(jié)構(gòu)強度的因素
1.結(jié)構(gòu)強度的基本指標(biāo)：σ＝F/S
2.影響結(jié)構(gòu)強度的因素有結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等。
3.結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致功能的變化。 【典例3】　如圖所示是一款木制雜志架。為了提高其強度下列措施中不合理的是(　　)A.增大部件的橫截面尺寸
B.邊柱與其他部件的連接采用鉸連接
C.邊柱與底腳間增加三角連片
D.邊柱的材料用不銹鋼代替木料
解析　由題意可知A、D選項是通過增大材料的橫截面和更換質(zhì)地更硬的材料來提高強度的，C選項是通過更合理的形狀來提高強度的，而B選項連接方法從剛連接變成鉸連接是降低了雜志架的強度。故答案選B。
答案　B[方法總結(jié)]　有關(guān)結(jié)構(gòu)強度的題目的解答，首先應(yīng)知道結(jié)構(gòu)的強度與那些因素有關(guān)，其次結(jié)構(gòu)形狀的改變包括外部形狀與截面形狀，同一連接處的連接方法不同結(jié)構(gòu)的強度也會發(fā)生變化。變式訓(xùn)練1　以下四種木圓凳的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中，很好的考慮到了儲運成本并且兼顧了結(jié)構(gòu)強度的是(　　)解析　A、D選項的圓凳是儲運中不能重疊所占空間大，B、C選項圓凳的可重疊，但C選項凳腳間增加十字交叉，改變形狀提高了強度。故答案選C。
答案　C變式訓(xùn)練2　如圖所示為一款A(yù)型吉他架，支架整體呈三角“A型”，海綿包裹的托架可以確保吉他放置穩(wěn)定，底架鋼管長度適宜，鋼管兩端防滑套起到較好的防滑作用。下列關(guān)于該吉他架的設(shè)計中，主要體現(xiàn)結(jié)構(gòu)強度的是(　　)解析　A型張開的支架采用三角形結(jié)構(gòu)主要承受吉它的重量，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的強度。故答案選A。
答案　A變式訓(xùn)練3　如圖所示為一款可折疊、可拆卸的木制擱物架，你認(rèn)為擱物架中間交叉的兩根支撐架之間最適合的連接方式是(　　)A.螺栓螺帽連接
B.自攻螺釘連接
C.釘連接
D.膨脹螺絲連接解析　螺栓螺帽連接連接可實現(xiàn)鉸連接， B、C選項連接時兩根支撐架被壓緊轉(zhuǎn)動不靈活，D選項一般用于物體與墻面的連接屬剛連接。故答案選A。
答案　A

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