資源簡介

(共72張PPT)
1.2典型結構案例分析
-----結構是怎樣受力的
復習鞏固：
1、什么是架構
2、結構的定義，什么是構件？
3、結構的本質是什么？
4、結構分為哪三種常見類型？
5、實心，框架，殼體結構的特征和受力特點
6、依據幾何形狀結構還可以分為那四種？
從力學角度出發，對結構理解為：結構是可承受一定力的架構形態，結構可以抵抗引起形態和大小變化的力。
閱讀材料：拉伸、壓縮與彎曲
單杠的受力和變形分析
閱讀材料
構件受外力作用時，要發生形狀或大小的改變，這種改變稱為變形。
第一節的實例中，吊車的吊繩承受的力是拉力，拉力所產生的形變為拉伸，組成材料的粒子被拉開；板凳腿承受的外力是壓力，壓力所產生的變形為壓 縮，組成材料的粒子被推近。拉力和壓力都是荷載作用的結果。
當桿件受到與桿縱軸線相垂直的外力作用時，桿件 產生的彎曲，發生彎曲變形時的構件稱為梁。
當板凳很長時，櫈面可視為梁。此種櫈面在人的體重等外力的作用下，會發生彎曲變形。只是這種變形可能很小，肉眼不易看出來。而跳水的跳板發生的彎曲變形，卻是非常明顯。彎曲變形如圖：
拉力：物體所承受的拉拽力。
拔河！
拉面、油條、拉力器
壓力：擠壓物體的力。
趁熱打鐵！
訂書機、橋墩
豆腐、壓路機
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的力。
修理草坪！
剪刀、鋼絲鉗
彎曲力：作用于物體，使它產生
彎曲的力
釣 魚！
弓、臂力器
撐 桿 跳 高
扭轉力：反方向向物體兩端均勻施力，使物體發生扭轉形變的力。
擰干衣服！
擰瓶蓋
麻花條
拉力 作用于物體 ,使它產生彎曲的力
壓 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
剪切力 擠壓物體的力
扭轉力 物體所承受的拉拽力
彎曲力 反方向向物體兩端均勻施力,使物體發生扭轉形變的力
馬上行動:請連線
構件的受力形式
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
扭轉力 反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生扭轉形變的力
彎曲力 作用于物體 ,使它產生彎曲的力
一、單杠結構分析
你能分析出它有哪些構件么？
杠體：是器械的主體
立柱、拉桿：共同支撐杠體并承受荷載
把單杠看成結構，構件有：杠體、立柱、拉桿。
當人體靜掛在杠體上時，兩根立柱只承受壓力
當人體回轉到單杠的一側時，經過杠體傳到立柱上端的外力將對立柱產生彎矩，使立柱產生彎曲變形趨勢。固定于地基的垂直梁產生抵抗柱端的彎曲變形。同時拉桿將起到輔助立柱抵抗變形作用。
思考題1：立柱、拉桿是如何受力與變形的？
思考題2：杠體的受力與變形如 何？杠體變形的方向
運動員在杠體上做動作，如回環等通過握杠體的手，對杠體施加了外力，包括人體質量和回轉運動產生的離心力，使得杠體發生彎曲變形。這種外力稱為彎曲力。
杠體彎曲變形的方向：杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向發生彎曲
運動員在杠體上轉動，其側視圖與單擺類似：杠體相當于固定點，人相當于小球。
所以，任意時刻，人對杠體的作用力方向都是指向人重心所處的瞬間位置。
球
球
球
球
F
球
小球對固定點的作用力的方向，從固定點指向小球球心所處的瞬間位置。
單擺實驗示意圖
結論一：
杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向上發生彎曲。
杠體和立柱的上端相連，人的作用力通過杠體作用于立柱，將可能發生彎曲變形,如果要向前發生彎曲，請問同學們有什么方法可以抵消這種彎曲呢？
立柱埋深一點、用一個力從反方向拉，都可以幫助立柱抵抗變形
結論二：
任意時刻，對于立柱，由人運動所產生的彎矩M1，都有一個由立柱埋在地下部分和拉桿共同產生的反彎矩M2來平衡，以保持單杠整體的穩定。
問題1：
課本13頁，圖1-19，運動員從單杠前側向后側運動，起削弱、平衡作用的是拉桿5 還是拉桿6？
拉桿6
視頻
奧運經典賽事 單杠.mp4
二、棚室屋架結構分析
二、棚室屋架結構分析
棚室屋架結構是怎樣受力的呢？
屋面（棚蓋）由前坡面組成，棚膜（塑料薄膜）覆蓋于前坡面上；屋面由梁承托，各梁分別由立柱和后強支撐。
大棚骨架結構
1、棚室荷載與立柱受力
思考1：棚室屋架受哪些力？
棚室屋下邊的梁，立柱和墻共同組成了荷載的主要支撐系統。荷載分為恒載和活載
對于立柱和墻來說，屋面，梁檁的質量屬于不隨時間變化而變化的稱為永久性荷載即恒載
雪載，風載等屬于隨情況變化而變化的為可變性荷載即活載
立柱受壓力時，荷載施加與立柱向下的力，立柱的基礎會產生反作用力，他們大小相等，方向相反
當風載作用于立柱時，將于風的方向有關，風載生成的作用力將沿立柱軸線和垂直軸線兩個方向分解，垂直軸線的力對立柱根部產生彎矩
思考2：分析立柱是如何受力？
2、梁的受力情況
梁的上部，受壓力，材料被擠壓；下部，受張力，材料被拉伸。
阻止梁過分彎曲的最簡單方法，是在梁的下面增加支撐點，這樣梁傳遞下來的力就被分攤了
梁的上部受壓力，材料被擠壓；下部受張力，材料被拉伸。
梁的受力
如平衡木，橋等都是梁的一種類型。
梁的上部受壓力，材料被擠壓；下部受張力，材料被拉伸。
拱結構的應用
拱結構的概念：中間高四周低呈弧形的曲面。
分析為什么要采用拱結構（從受力角度分析）
拱結構受力：拱結構對承受荷載有利。荷載壓力作用與拱上，圓拱再把力傳到其四周的支撐上。例如雪荷載。
拱結構優點：利于承載，美觀。
很多建筑物都采用了拱結構。
趙州橋
閱讀材料
單杠和棚室屋架，其結構所承受的外力主要有拉力、壓力和彎曲力。實際上，結構因其所負荷載形式的不同，相應承受的外力還有很多其他的力
例如，橋的荷載有人、車及載重物、冰雪、大風等。因此橋除了承受拉力、壓力、彎曲力之外，還要承受因荷載分布不均、不對稱而產生的扭力
又如，梯子的橫梁，除了承受壓力、彎曲力之外，載橫梁與支柱的兩個交接處還要承受剪切力。大壩與此類似，除承受河水作用的壓力外，由于水深的變化還要承受剪切力
小秋千架的制作
材料：竹簽10根，502膠水一袋，
工具：十錦銼一套，鉗子一把。
要求：制作一個秋千架，此秋千架的寬度大于10cm，高度大于15cm，可承受一定重量的沙袋在其上蕩秋千。
注意事項：
1，是用膠水前要仔細閱讀使用說明書并按要求操作。
2，先設計后制作。
3，所有材料數量限定，如有損壞，不再增加。
小試驗
——比較不同形狀的紙板承受壓力的大小
1、哪種情況下紙板的抗壓能力最強？
2、還有更好的方案嗎？
課堂小結：
單杠結構分析
單杠的結構：杠體，立柱 拉桿
杠體的受力與變形
立柱、拉桿的受力與變形
棚室屋架結構分析
棚室荷載與立柱受力
梁的受力
拱結構的應用

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