通用技术1.3结构与强度.ppt

结构与强度结构与强度2024/5/26 周日.东海大桥主通航孔进行荷载试验东海大桥主通航孔进行荷载试验 24辆总重达1320吨左右的集装箱卡车，装满最高荷载的渣石驶上大桥，在三来三去的车道上排成六列，承受如此“极端重压”，大桥岿然不动！检测人员通过7个控制点上的监测仪器，测出了桥面在重压下的变形情况数据。随后，这些车辆三三两两结伴而行，分别以每小时10公里、20公里、40公里、60公里的时速驶过大桥。检测人员还分别测试了大桥的抗风、抗震等性能。2024/5/26 周日.结构具有的结构具有的抵抗被外力破坏抵抗被外力破坏的能力。的能力。外力：是使结构发生形变作用的力。外力：是使结构发生形变作用的力。外力：是使结构发生形变作用的力。外力：是使结构发生形变作用的力。2024/5/26 周日.物理学与通用技术研究力的角度不同,物理学往往研究外力,把物体当质点,哪怕是地球,在研究它绕太阳转动时,仍把它当作质点。而技术学则关注一个物体内部受力情况。2024/5/26 周日.外力内力内力PN当构件受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变,产生一种抵抗外力与形变的力,称为内力内力。注：内力反映了材料抵抗外力破坏的能力。2024/5/26 周日.弯曲力内力左拉力左拉力右拉力右拉力内力内力内力内力右压力右压力 左压力左压力内力内力内力内力图图2:内力抵抗压力示意图内力抵抗压力示意图图图1:内力抵抗拉力示意图内力抵抗拉力示意图图图3:内力抵抗弯曲力示意图内力抵抗弯曲力示意图2024/5/26 周日.应力是构件的单位横截面上所产生的内力。用公式表示应力为：=F/s 【其中：F 是内力,S 是受力面积，（sigma）是应力】当应力达到某一极限值（容许应力）时,结构就会遭到破坏。2024/5/26 周日.已知结构的容许应力为已知结构的容许应力为50 N/cm ，截，截面积为面积为4 cm ，冲击产生的外力为，冲击产生的外力为180N，请问结构会被破坏吗？请问结构会被破坏吗？180N/4cm 180N/4cm 45 N/cm45 N/cm2 2，小于容许应力，小于容许应力，小于容许应力，小于容许应力，所以结构不会被破坏所以结构不会被破坏所以结构不会被破坏所以结构不会被破坏2024/5/26 周日.图中的花杆支柱，最薄弱的地方是图中的花杆支柱，最薄弱的地方是图中的花杆支柱，最薄弱的地方是图中的花杆支柱，最薄弱的地方是_处，处，处，处，原因原因原因原因_B此处截面积最小，材料承受应力最大此处截面积最小，材料承受应力最大此处截面积最小，材料承受应力最大此处截面积最小，材料承受应力最大ABC观察右图，回答下列问题观察右图，回答下列问题观察右图，回答下列问题观察右图，回答下列问题:如果置于上板面的荷载超过杆件的承受能力，如果置于上板面的荷载超过杆件的承受能力，如果置于上板面的荷载超过杆件的承受能力，如果置于上板面的荷载超过杆件的承受能力，杆件会发生变形为杆件会发生变形为杆件会发生变形为杆件会发生变形为_。断裂断裂断裂断裂2024/5/26 周日.应力与强度的关系？应力与强度的关系？强度可用应力来衡量。强度可用应力来衡量。同一截面积，容许应力越大，强度越大同一截面积，容许应力越大，强度越大。应力可以作为表示结构构件强度的基本指标2024/5/26 周日.强强 度度连接方式连接方式材材 料料形形 状状2024/5/26 周日.讨论：讨论：塑料杯与玻璃杯的强度对比塑料杯与玻璃杯的强度对比玻璃杯：刚度较好、不容易变形且抗压能力强玻璃杯：刚度较好、不容易变形且抗压能力强塑料杯：塑性较强，抗冲击能力较弱塑料杯：塑性较强，抗冲击能力较弱2024/5/26 周日.ABC同形状，同尺寸的花展架，同形状，同尺寸的花展架，同形状，同尺寸的花展架，同形状，同尺寸的花展架，为什么铁质的比木质的更能为什么铁质的比木质的更能为什么铁质的比木质的更能为什么铁质的比木质的更能承载？承载？承载？承载？答：因为铁质的容许应力比木质的答：因为铁质的容许应力比木质的容许应力容许应力大大.铁制展架铁制展架铁制展架铁制展架2024/5/26 周日.提问:梁只是由混凝土材料构成的吗?一般的构件都受到多种力的同时作用。2024/5/26 周日.钢筋混凝土梁中混凝土主要是起着抗压的作钢筋混凝土梁中混凝土主要是起着抗压的作用，而钢筋主要是起抗拉的作用，如图，用，而钢筋主要是起抗拉的作用，如图，楼板和阳台的加固钢筋位置都正确的是楼板和阳台的加固钢筋位置都正确的是 A解释：人站在平台上，楼板上面承受压力，下面承受张力，所以钢筋放在下部。解释：人站在平台上，楼板上面承受压力，下面承受张力，所以钢筋放在下部。阳台在压力作用下向下弯曲，阳台上部承受张力，下部承受压力，所以阳台内阳台在压力作用下向下弯曲，阳台上部承受张力，下部承受压力，所以阳台内的钢筋应放在上部。的钢筋应放在上部。2024/5/26 周日.2024/5/26 周日.结构形状结构形状各种形状的横截面构件，所承受力的各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。程度是不一样的。三角形是框架结构最基本的形三角形是框架结构最基本的形状之一，结实、稳定、材料最状之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。增加构件的牢固程度。2024/5/26 周日.2024/5/26 周日.比一比：比一比：下图中同一结构的几种连接方式，下图中同一结构的几种连接方式，请分析哪种连接方式的强度更好。请分析哪种连接方式的强度更好。不同的连接方式，受力传递方式和效果不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样，因而结构的强度也不同。不一样，因而结构的强度也不同。2024/5/26 周日.三段木头制成小凳，有哪几种连接方式？分析三段木头制成小凳，有哪几种连接方式？分析结构的强度。结构的强度。（2 2）（3 3）（1 1）钉子连接钉子连接钉子连接钉子连接榫连接榫连接榫连接榫连接承受压力承受压力承受压力承受压力承受压力承受压力承受压力承受压力承受剪切力承受剪切力承受剪切力承受剪切力2024/5/26 周日.构件的连接构件的连接 不同的材料有不同的连接方式。连接方式不同，结构的强度也不同，结构构件的连接方式：铰连接和刚连接。（一）刚连接刚连接：被连接的构件在连接处既不能被连接的构件在连接处既不能被连接的构件在连接处既不能被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。相对移动，也不能相对转动。相对移动，也不能相对转动。相对移动，也不能相对转动。例如：榫接、胶接、焊接等例如：榫接、胶接、焊接等例如：榫接、胶接、焊接等例如：榫接、胶接、焊接等2024/5/26 周日.榫接：构件上采用的一种凹凸处理接合的方式。榫接：构件上采用的一种凹凸处理接合的方式。2024/5/26 周日.别压穿插搭接而成榫卯结构榫卯结构榫卯结构榫卯结构2024/5/26 周日.2024/5/26 周日.胶接胶接 是利用在联是利用在联接面上产生的机械结合力、接面上产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力物理吸附力和化学键合力而使两个胶接件起来的工而使两个胶接件起来的工艺方法。艺方法。2024/5/26 周日.焊接：焊接：利用连接件之间的金属分子在高温下互相渗透而利用连接件之间的金属分子在高温下互相渗透而结合成整体的一种金属结构构件连接方法。结合成整体的一种金属结构构件连接方法。2024/5/26 周日.（二）铰连接：（二）铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，可以被连接的构件在连接处不能相对移动，可以相对转动相对转动2024/5/26 周日.在自行车各部件之间的连接中 刹车连杆之间属于_连接；铰2024/5/26 周日.在自行车各部件之间的连接中 辐条与钢圈之间属于_连接刚2024/5/26 周日.在自行车各部件之间的连接中 三角架属于_连接；刚2024/5/26 周日.1.1.如图所示盛载食物的胶盒如图所示盛载食物的胶盒 ，在面上加，在面上加上凹凸坑纹，这项设计主要是考虑哪方上凹凸坑纹，这项设计主要是考虑哪方面的设计面的设计()()A A结构强度结构强度 B B结构稳定性结构稳定性 C C整体重心整体重心 D D结构功能结构功能A2024/5/26 周日.课后练习：课后练习：课后练习：课后练习：1.矿泉水瓶上有凸起的横向纹路矿泉水瓶上有凸起的横向纹路,作用是：作用是：一是增加瓶子强度，受力不易变形；二是增一是增加瓶子强度，受力不易变形；二是增加手与瓶子间摩擦力，容易握住。加手与瓶子间摩擦力，容易握住。3.空调户外机的悬挂方式：空调户外机的悬挂方式：户外机采用三角铁架支撑，若直接采用膨胀户外机采用三角铁架支撑，若直接采用膨胀螺栓固定，强度不满足要求。螺栓固定，强度不满足要求。2024/5/26 周日.从材料方面考虑，吊兰的三角形支架使用的是钢管而不是木条或塑料，钢管抗拉力性能好。案例分析：案例分析：为什么下图中支架的结构稳定为什么下图中支架的结构稳定为什么下图中支架的结构稳定为什么下图中支架的结构稳定 从形状方面考虑，吊兰支撑使用的三角形支架结构，而不使用由一根直杆挑起的结构。从连接方式考虑，吊兰的三角形支架的构件是焊接而不是捆缚，这种连接方式更牢固。材料方面材料方面材料方面材料方面形状方面形状方面形状方面形状方面连接方面连接方面连接方面连接方面2024/5/26 周日.二、影响结构强度的因素二、影响结构强度的因素1、结构的形状：、结构的形状：构成的形状改变，强度就会改变。构成的形状改变，强度就会改变。构成的形状改变，强度就会改变。构成的形状改变，强度就会改变。2、使用的材料：、使用的材料：材料不同，容许应力不同。材料不同，容许应力不同。材料不同，容许应力不同。材料不同，容许应力不同。3、材料之间连接方式：、材料之间连接方式：不同的连接方式，受力传递方不同的连接方式，受力传递方不同的连接方式，受力传递方不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样。式和效果不一样。式和效果不一样。式和效果不一样。一、结构强度的概念：一、结构强度的概念：课堂小结结构具有的结构具有的抵抗被外力破坏抵抗被外力破坏的的能力能力：2024/5/26 周日.一座限重1.5吨的简单梁式桥，如果要使它的承重增加，该如何改进？想一想：想一想：2024/5/26 周日.悬索桥桥墩梁式桥拱桥桁架桥2024/5/26 周日.谢谢！谢谢！2024/5/26 周日.