第三节 结构强度与稳定性

1、大大大大PP结构的强度结构的强度这条板凳、这个防盗网的强度是怎样的，也就是指它受到外这条板凳、这个防盗网的强度是怎样的，也就是指它受到外力作用的情况下，它不被外力破坏的能力如何。力作用的情况下，它不被外力破坏的能力如何。结构具有的抵抗被外力破坏的能力。所以说结构的强度是指：应力和强度的关系：应力和强度的关系： 我们如何来衡量一件东西的强度呢?那就要用到应力的知识。外力内力PN外力内力NP截面PG截面PG截面NP+G压力 重力cm2）布带子布带子改变。改变。 (1)(1)结构的形状结构的形状: : A.A.不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。不一

2、样的。注意：注意：结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状，结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状。二是结构的构件截面形状。C.C.相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。B.B.结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。(1)(1)结构的形状结构的形状: : D.D.三角形形状三角形形状: : 三角形是框架结构中最基本的形状之一三角形是框架结构中最基本的形状之一, ,它结实、稳定、所它结实、稳定、所用材料最少。用材料最少。 在长方形或六边形的框架中间，加

3、上支撑构件，构成三角在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。形，就可以大大增加它的牢固程度。结构的强度与材料有关结构的强度与材料有关混凝土材料混凝土材料 混凝土抗压性能较好，而抗拉能力就比钢筋要小得多。因此在制造时可在梁的受拉区放置钢筋，组成钢筋混凝土梁，在这种梁中，钢筋受拉，混凝土受压，它们合理组成一个整体，共同承担载荷的作用。 结构的连接是指通过一定的连接物将结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。构件组成整体结构。 从被连接件间的状态关系来分类从被连接件间的状态关系来分类铰连接：铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以被连接的构

4、件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。相对转动，具体有松螺栓、松铆等。胶接胶接榫接榫接链链键键从力学结构的连接方式来分类从力学结构的连接方式来分类1.影响结构强度的主要因素结构的形状使用的材料构件之间的连接方式结构外部形状结构的构件截面形状总总 结结根据你的生活经验填写下表：根据你的生活经验填写下表：走进生活：走进生活：竹竿比脆性塑料竹竿比脆性塑料杆能挂更多的重杆能挂更多的重物而不会断裂物而不会断裂不同材料的抗不同材料的抗拉性能不同拉性能不同中间有焊接缝的中间有焊接缝的钢管受到撞击时钢管受到撞击时容易损坏容易损坏因为有连接点因为有连接点当这些物体受到外力作用时，原有的平

5、衡状态被打破导致的 这是一种我们生活中的现象，在没吹它时它是稳定的，后来它为什么会翻倒呢？ 2、结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就是、结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就是结构稳结构稳定性定性。 探究探究11：拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。因素一：支撑面积的大小1.稳定性与支撑面积的大小有关支撑面越大越稳定，越小越不稳定。A.落地电风

6、扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大, ,稳定稳定 。B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？ 大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？ 为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。注意：注意：支撑面支撑面接触面。接触面。接触面接触面: :是物体与地面接触形成

7、的面。支撑面支撑面: :是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。 探究探究22：落地扇为什么不易倾倒？：落地扇为什么不易倾倒？ 落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。多，使落地扇的重心降低。 1 1结构的稳定性与重心位置有关。结构的稳定性与重心位置有关。物体重心越低，越稳定。物体重心越低，越稳定。因素二：重心位置因素二：重心位置A.不倒翁为什么不倒？如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？重心的位置：竖直方向的高度、水平方向离底面中心的距离。重心的位置：竖直方向的高度、水平方向离底面中心的距离。 不倒翁的重心

8、很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不再是不倒翁了。重心的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。 通过分析长方体重心的垂线位通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，可以明白，置与稳定性示意图，可以明白，比萨斜塔不倒的原因是比萨斜塔不倒的原因是它的重心它的重心所在点的垂线落在塔的底面的范所在点的垂线落在塔的底面的范围内。围内。当塔倾斜到一定程度，重当塔倾斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时，心的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。塔就会倾倒。结构重心的位结构重心的位置：置：结构重心

9、结构重心所在点的垂线所在点的垂线是否落在结构是否落在结构底面的范围内，底面的范围内，落在就是稳定落在就是稳定的，没有就是的，没有就是不稳定的。不稳定的。3 3、结构的稳定性与它的几何形状有关。、结构的稳定性与它的几何形状有关。 A A、A A字形梯为什么载人时能够保持字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子中间的拉杆将稳定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？会怎么样？ 一般情况下，梯子打开的时候，一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆直时，两

10、个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不能保持稳定。杆，载人时就不能保持稳定。 因为三角支架与地面有三因为三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。使照相机的支撑架更容易稳定。B B、照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？、照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？因素三：因素三：结构的稳定性与它的几何结构的稳定性与它的几何形状有关。形

11、状有关。 如何增加结构的稳定性如何增加结构的稳定性1.1.增大结构的底面面积。增大结构的底面面积。2.2.降低结构的整体重心位置。降低结构的整体重心位置。4.4.减小长细比：长细比指的是结构的纵减小长细比：长细比指的是结构的纵向长度与横向截面的最大尺寸之比。向长度与横向截面的最大尺寸之比。3.3.利用三角形框架及其组合结构，利用三角形框架及其组合结构，可以有效地增加结构的稳定性。可以有效地增加结构的稳定性。不稳定的结构应用：不稳定的结构应用：.倒置的啤酒瓶可以预报地震。.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。 练习练习(1)货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？ 填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。马上行动马上行动重力、风力重力、风力底座小、重心高、受底座小、重心高、受风面积