通用技术结构与设计.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018-2-27,#,单击此处编辑母版标题样式,1.1,自然界,中普遍存在着各种各样的结构,一,.,无处不在的结构,结构（,structure),：,是指事物的各个组成部分之间的,有序,搭配和排列。,世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。,而这些形形色色,的结构给了人们无限的创造灵感和启示,.,苍耳子与尼龙搭扣,鹰眼,与导弹跟踪系统,蜂 窝,玻璃钢,蜂窝,复合材料,大自然是最完美的设计师,技术领域也存在各种结构,为什么要研究结构？,结构影响着它们的性质和功能，结构方面存在的一个小问题也许就会导致重大事故的发生因此，合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制造者的重要追求。,这座大桥本该是美国著名设计师特奥多罗,.,库帕的一个真正有价值的不朽杰作。库帕曾称他的设计是,“,最佳、最省的,”,。,库帕自我陶醉于他的设计，而忘乎所以地把大桥的长度由原来的,500,米加到,600,米，以成为当时世界上最长的桥。,正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪彩时，人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响,-,大桥的整个金属结构垮了：,19000,吨钢材和,86,名建桥工人落入水中，只有,11,人生还。,由于库帕的过份自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场悲剧。,阅读案例：,魁北克大桥的坍塌,重建,新建新建与重建的魁北克大桥,二,.,结构与力,从力学角度来说,结构,是指可承受一定力的,架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。,当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变,产生一种抵抗的力,称为内力。,一个火腿肠，如何从中间截为两段？,用工具：（,1,）刀切开,（,2,）剪刀剪开,空手：（,3,）掰弯,（,4,）扭断,（,5,）拉断,物体的受力形式,分为,受拉、受压、受剪切、受弯曲、受扭转,这五种基本形式,根据构件的受力和变形的形式,，我们可以将构件分为,受拉、受压、受剪切、受弯曲、受扭转,这五种基本形式。,提问,:,梁只是由混凝土材料构成的吗,?,一般的物体都受到多种力的同时作用,知识扩展,在世界桥梁业有着这样一句话：世界桥梁建设,20,世纪,70,年代以前看欧美，,90,年代看日本，,21,世纪看中国,。,目前,世界建成跨度,1000,米以上的悬索桥,28,座，中国占,11,座,；,世界,目前在建的主跨,1000,米以上悬索桥,13,座，中国占,9,座,；,世界,建成和在建跨度,600,米以上的斜拉桥,21,座，中国占,17,座,。,“中国桥梁”,已经成了中国的一张亮丽名片和彰显综合国力的重要符号。,三,.,结构的类型,根据物体的结构形态分为：,实体结构,框架结构,壳体结构,此外根据需要还有其它的分类方法。,实体结构,通常是指结构体本身是实心的结构。它的受力特点是，外力分布在整个体积中。,框架结构,通常是指结构体由细长的构件组成的结构，其特点是，支撑空间而不充满空间,.,壳体结构,通常是指层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上。,视频：蛋壳的承重能力,大多数现代建筑的结构是由若干种基本结构类型组合而成的，往往整体是框架结构，地基、柱等是实体结构，有的建筑的屋顶则是壳体结构。,组合结构,1.2,稳固结构的探析,在日常生活中，我们时常看见撞翻在地的物体。,这是因为物体受到外力作用出现不稳定的现象。,一、结构与稳定性,结构的稳定性,(Stability),是指结构在,负载,的作用下维持其原有,平衡状态,的能力。它是结构的重要性质之一。研究结构稳定性的目的：是为了在技术领域中设计出更加稳定的结构,思考：,结构的,稳定性,与什么,因素,有关？,有什么办法可以让它变得更加稳定？,增加底座的大小,让底座变得更重,结论一,:,重心高低,影响结构的稳定性。,重心越低，稳定性越好,重心越高，稳定性越差,利用降低重心增加稳定性的有：,对于一个结构而言，如果重心所在点的垂线落在结构地面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。,重心点的垂线位置，落在结构底面的范围内,比萨斜塔,(CAMPANILE DI PISA),是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力过重和地质松软，南面的地基比北面约低米。在施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索,皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，直到竣工。,结论二,:,底座大小,（结构与地面所形成的,支撑面,）影响结构的稳定性。,支撑面越大，稳定性越好,支撑面越小，稳定性越差,为什么童车后面会有两个小轮子？,结论三,:,结构或构件的,形状,影响结构的稳定性。,三角形结构使支架更容易稳定,小结：影响结构稳定性的主要因素,影响结构稳定性的因素有多种，主要有：,1,、重心位置的高低,2,、结构与地面接触所形成的支撑面的大小,(,重心垂线与支撑面之间的关系,),3,、结构的形状,观察一下静止状态的单车如何保持平衡,?,思考：自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？,自行车运动时其轮子转动时，使之具备“陀螺效应”从而给其奠定了不易倾倒的力学基础，当自行车在某一速度下前进车子抗干扰的能力是有限的，骑车人通过对车和人姿态的调节使干扰始终维持在临界之内。使其具有更好的稳定性，所以自行车在运动中不会倒。,有什么方法,能在不破坏鸡蛋的情况下使,鸡蛋竖起来？,日常生活,中我们也,可以利用,不稳定的结构,来实现某些,功能。,二、结构与强度,结构的强度,(Strength),是指结构具有抵抗被外力破坏的能力,.,思考：结构的强度与哪些因素有关？,影响结构强度的主要因素：,1.,结构的 材料,不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。,梁的示意图,压力,拉力,跳板材料,这两款板凳，哪一款更结实？,这种收纳木板是否结实，有没有改进的方法？,2.,结构的形状,结构外部形状,结构的构件截面形状,三角形是框架结构最基本的形状之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。,那一种餐桌寿命长？,1,）,铰连接,：,被连接的构件在连接处,不能相对移动,，但,可相对转动,，具体有松螺栓、松铆等。,3.,结构的连接方式,影响结构强度的主要因素：,2,）刚连接,：,被连接的构件在连接处既,不能相对移动,，也,不能相对转动,，具体有榫接、胶接、焊接、固定铆接等。,榫接,胶接,焊接,小结：影响结构强度的主要因素,材料,形状,连,接方式,三、结构与功能,结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。,一种人力驱动的冰上自行车，有车架、踏板曲柄、链轮、前转向轴及后轴。其特点是在前转向轴的一端处装有一只前冰刀，在后轴的两端对称地刚性联接两个倾斜的盘状冰刀，从而形成一种三点支撑的可在冰面上前进、倒退、前后滑行及刹车的冰上自行车。,三、结构与功能,结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。,