資源簡介

(共25張PPT)
通用技術—技術與設計2
第一單元 結構與設計
（引用網絡資源）
穩固結構的探析（1）
穩固結構的重要性
臺風過后
一股勢力強勁的龍卷風二日襲擊廣東陽江市，摧毀了一座約800平方米的市場。造成26人受傷，其中9人傷勢嚴重，市場成為一片廢墟。
臺風過后
圖為一臺小貨車被龍卷風卷走十幾米，然后掀翻在地。
穩固結構的探析
結構與強度
結構與穩定性
結構與功能
一、結構與穩定性（1）
結構的穩定性
結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力
穩定性是結構的重要性質之一。
靜止狀態的穩定性
運動狀態的穩定性
在外力作用下的穩定性
自行車
不倒翁
跨欄
旋轉的陀螺
籃球架
分析摩托車的穩定性
運動的自行車
一、結構與穩定性（2）
影響結構穩定性的主要因素
重心位置
支撐面
結構的形狀
通常情況下重心低，穩定性好
通常情況下支撐面大，穩定性好
案例：
塔型建筑物總是下面大上面尖
裝運貨物時，一般是把重的東西放在下面，輕的東西放在上面。
二、結構與強度
結構的強度
影響結構強度的主要因素
結構的形狀
結構的材料
結構的強度是指結構具有的抵抗外力的能力。
結構的連接
剛度
強度與應力
剛度是指構件抵抗變形的能力。 人走木橋
三、結構與功能
結構的改變可能導致功能的變化。
自行車
殼體結構
靜止狀態的穩定性
在沒有其他外力的作用的前提下：如果結構的重心所在的點的垂線落在結構低面的范圍內，就是穩定的。
靜止的自行車1
三角形的穩定性：
靜止的自行車2
分析摩托車的支撐
摩托車的這種支架，在通常情況下，是后輪胎著地。
后輪胎與地面的接觸點和支架的兩個支撐點構成了一個三角形。
摩托車的重心落在這個三角形內，所以摩托車是穩定的。
不倒翁（1）
不倒翁（2）
當不倒翁向左傾斜時，由于重心的作用，會產生一個讓它向右擺的力距。
設想一下：如果不倒翁的重心提高，會怎樣？
不倒翁傾斜時，會產生一個讓它反傾斜的力，使它慢慢穩定下來。
不倒翁（3）
結論：
1：不倒翁的重心越低，越穩定。
2：不倒翁的穩定位置是固定的。這種平衡我們稱它為：“固定穩定”
（還有一種“隨意穩定”）。
籃球架
支撐的面積
重心的位置
重心的高低
跨欄的設計
跨欄的特級特點：
當受到的外力 F 很小時，跨欄不會倒下。
當受到的外力 F 很大時，跨欄就會悄然地倒下。
結論：
并不是所有的結構都是越穩固越好，要根據我們的需要而確定。
旋轉的陀螺
陀螺效應：旋轉的物體有保持其旋轉方向（旋轉軸的方向）的慣性。
運動的自行車
　　陀螺效應在保持自行車穩定中也許起到不可忽略的效果，但是，如果自行車單單憑借陀螺效應保持穩定，那么，初學者也應該在高速騎車時不會倒下。　
　　自行車的平衡首先來自于騎車人腰部的肌肉。熟練的騎車人，當自行車稍微傾斜倒下時，他腰部肌肉會自動動作，把身體拉向另一側，形成的反向力矩促使車身抬起。　
　　自行車本身的平衡機制，來自于前叉后傾。自行車的車把軸，都是向后傾斜的，前輪是固定在車把的前叉上，所以叫前叉后傾。當車轉彎時產生的離心力其所形成的力矩方向，與車輪偏轉方向相反，迫使車輪偏轉后自動恢復到原來的中間位置上。這樣，車子就有了自動回正的穩定性。車速越快，所造成的恢復力矩越大，騎車人就越感到穩定。這就是高速騎車時，會感覺車子比剛剛起步的時候穩定的原因。
強度與應力
應力是構件的單位橫切面上產生的內力。
=F/S
當應力達到一極限值時，結構就會遭到破壞。在設計中，必須是構件的應力留有必要的余地，作為設計設計時應力的最高限度，這就是許用應力值。
單位為：Pa
在內力不變的情況下，構件材料的截面積越大，應力越小。危險就越小，構件的強度就月大。
常用材料的許用應力值
材料 抗拉應力 抗壓應力
普通碳鋼Q215 137-152 137-152
低碳合金鋼 211-238 211-238
銅 29-118 29-118
灰鑄鐵 28-78 18-147
鋁 29-78 29-78
松木（順紋） 6.9-9.8 8.6-12
混凝土 0.098-0.69 0.98-8.8
單位：MPa
結構的形狀
1：梁的形狀
有工、十、L、圓、U等等
2：紐絞的形狀
拔河用的繩子、起吊重物用的鋼纜等等
3：拱型
恐龍的脊骨、拱型橋等等
4：其他形狀
結構的連接
如：傘面與傘骨間的連接、門與門框的連接等等
結構的連接：
如：榫接、膠粘、繩接、焊接、鉚接等等
剛連接：被連接的勾結在連接處不能相對移動，也不能相對轉動。
鉸連接：被連接的勾結在連接處不能相對移動，但可以相對轉動。
是通過一定的連接物把兩個或兩個以上的構件連在一起
常用的連接方式有鉸連接和剛連接
人走木橋

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