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結(jié)構(gòu)與設(shè)計 ——常見結(jié)構(gòu)的認識
初識結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)：是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
構(gòu)成結(jié)構(gòu)的這些組成部分稱為構(gòu)件
世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)無處不在。
技術(shù)領(lǐng)域：鉛筆、剪刀、服裝、汽車、樓房、橋梁等一切產(chǎn)品都具有特定的結(jié)構(gòu)。
社會領(lǐng)域：一個班集體、一首歌、一篇文章、一種學(xué)習方法、一條旅游線路等也具有其特定的結(jié)構(gòu)。
自然界：植物、動物、礦物質(zhì)、自然現(xiàn)象等也有其特定的結(jié)構(gòu)。
大自然是最完美的設(shè)計師
生產(chǎn)生活中還有哪些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生的？
案例：
蒼耳子與尼龍搭扣
鳥與飛機
鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)
閱讀案例：魁北克大橋的坍塌。
分析大橋坍塌的原因是什么？
設(shè)計師擅自改變橋的結(jié)構(gòu)。
為什么改變橋的結(jié)構(gòu)會造成塌陷呢？
因為，不合理的結(jié)構(gòu)會使結(jié)構(gòu)或材料所受到的力超過其承受的極限。
所以從力學(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。
下面讓我們來看一個國外建筑專業(yè)學(xué)生用來技術(shù)試驗的小軟件，來加深對結(jié)構(gòu)設(shè)計的認識。
結(jié)構(gòu)與力
當一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時,內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變, 產(chǎn)生一種抵抗的力 , 稱為內(nèi)力。
受力構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力稱為應(yīng)力。用公式表示應(yīng)力為：σ =F/s, 其中 ,F 是內(nèi)力 ,S 是受力面積 , σ是應(yīng)力。
當結(jié)構(gòu)中任一部分的應(yīng)力達到材料的某種極限值時, 結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。
一根火腿腸，如何在中間截為兩段？
用工具：（1）刀切開
（2）剪刀剪開
空手： （3）掰彎
（4）扭斷
（5）拉斷
拉 力 物體所承受的拉拽力
壓 力 擠壓物體的力
剪切力 兩個距離很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力
扭轉(zhuǎn)力 反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力
彎曲力 作用于物體 ,使它產(chǎn)生彎曲的力
構(gòu)件的基本受力形式：
拉力、壓力、彎曲力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力
構(gòu)件受到拉力和壓力的作用
構(gòu)件受到彎曲力的作用
若一個物體承受與之垂直的負荷時，一般稱其為梁。受此一負荷后梁必會產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。
構(gòu)件受到扭轉(zhuǎn)力的作用
當構(gòu)件承受外力作用時，其一部分發(fā)生滑動或剪斷之傾向時，即會產(chǎn)生剪切力。
兩個距離很近、大小相等、
方向相反、
作用于同一物體上的平行力
小試驗：
同學(xué)們先用自己的手指來代替構(gòu)件進行各種受力的嘗試。
提問:梁只是由混凝土材料構(gòu)成的嗎
一般的構(gòu)件都受到多種力的同時作用。
壓力
拉力
壓力
拉力
一座限重1.5噸的簡單梁式橋，如果要使它的承重增加，該如何改進。
小試驗：
每小組用所給的6張撲克牌、一條雙面膠和一把剪刀，制作一個簡易結(jié)構(gòu)。要求至少5厘米高，并且可以承受兩本課本的重量。
思考
我們使用27張撲克牌、一條20厘米長的雙面膠、一把剪刀，來制作一個可以承受1公斤重砝碼盒的結(jié)構(gòu)。看哪個小組制作的結(jié)構(gòu)最高。
課堂小結(jié)
1、結(jié)構(gòu)的定義：事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
2、結(jié)構(gòu)所受力的類型：拉力、壓力、彎曲力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力 。
3、技術(shù)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)設(shè)計：研究物體的結(jié)構(gòu)，使之可以承受更多的力。

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