土木工程力学（第三版）力学模拟实验

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验在愉悦的情境中学习力学模拟实验学生元件盒塑料件印刷件金属件其它件元件盒实验元件完成教材实验内容应用元件盒材料完成《土木工程力学基础》教材附实验内容手指压塑料条的力小，塑料条保持直线形状。手指压塑料条的力大，塑料条可能突然变弯。受集中荷载作用，塑料片变形大受均布荷载作用，塑料片变形小

作用在塑料片上的两绳拉力必然等值、反向、共线，满足二力平衡条件

将不规则的纸板按不同的悬挂点悬挂两次，吊绳所在的两条直线的交点即重心

如果一个力与一个力系等效，这个力称为该力系的合力，该力系的各力则称为这个力的分力

欲将已知的力矢量沿指定的两个方位分解，通过力矢量的起点或终点分别作指定方位的平行线，即得相应的平行四边形刚结点：被连接杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动铰结点：被连接杆件在连接处可以相对转动，但不能相对移动平面杆系结构的实际支座简化为三种理想化支座拱在竖向荷载作用下，存在水平支座反力巧妙运用二力平衡条件做到“牙签挂垫片”模拟两种方法起吊工业厂房牛腿柱体验两绳张角越大，绳受力越大

平行于“门轴”的分力不能使“门”绕轴转动。力推动“门”实为垂直于轴的分力的作用

松开持环的拇指和食指时，金属环要靠在食指关节上，由于力矩转动效果，金属环可能翻转挂在链条上

双手加速搓绳，在力偶作用下，金属环所在平面会变为水平，像飘起来

模拟摩擦在工程中运用：重力坝、绕柱打缆绳、高强螺栓连接钢板海绵直杆演示杆件轴向拉压、剪切、扭转、弯曲四种基本变形粉笔演示杆件轴向拉压、剪切、扭转、弯曲四种基本变形偏心压缩时，柱既产生轴向压缩变形，又产生弯曲变形

橡皮筋两端施加拉力，红色标记段伸长，标明该段受力。这种由于外部作用，伴随变形所产生的杆件内部的相互作用力称为杆件的内力

直杆轴向拉伸时，横截面平行外移，可见各纵向纤维只有伸长，而且伸长量相同

螺栓连接件的危险截面位于钻孔位置

手指离开后，铁线消失的变形部分为弹性变形，残留的变形部分为塑性变形

在细橡皮筋末端，分三次加垫片，逐次记号橡皮筋伸长量，验证胡克定律

在高处松开手指，让垫片落下，体验冲击荷载作用

观察纯弯曲时梁变形，并与斜弯曲时梁变形比较

根据力和变形一致原理，运用变形模型辅助学习梁弯矩、剪力计算用截面法的简化方法求弯矩37a用截面法的简化方法求剪力37b纸工制作矩形和T形截面梁应力分布模型

两手拇指靠近竹筷中部时，竹筷易折断。体验力位置不同，引起最大弯矩值不同梁平面弯曲变形：截面形心竖向位移，截面转过一定角度截面折成槽型、W型，截面高度增大，梁抗弯能力提高

将截面材料布置在远离中性轴处，截面二次矩Iz增大，梁抗弯强度提高

将垫块从两端向里移动，纸片出现反弯。验证合理布置支座，提高梁抗弯强度

笔杆在塑料片上滑动，模拟车轮从桥上经过，观察梁变形

手握笔杆导向，使胶圈在塑料片上滚动。突然下压笔杆，胶圈不再滚动。摩擦力会带动塑料片向前滑动。模拟汽车在桥上刹车纸条挂垫片，模拟薄梁失稳现象折叠纸条，改变截面形状。截面二次矩增大，压杆稳定性提高支座越牢固，压杆越不易失稳只有按一定规律组成的几何不变的体系才能成为结构

将体系看成一些元件---刚片、二元体

几何不变体系的基本组成规则

通过塑料片拼装，分析体系的几何组成

通过塑料片拼装，分析体系的几何组成

模拟桁架设置预拱度，增强承载能力曲梁与拱比较，拱结构存在水平推力

砌块间不可能承受拉力。拱座固定在基座上，斜面阻止砌块向下、向外移动，提供向上的支座反力和向里的水平推力

三铰拱为静定结构，与超静定的两铰拱、无铰拱比较。模拟分析拱桥受力超静定刚架，模拟一般的框架结构受力变形受同样荷载，超静定的连续梁比静定梁变形要小得多受同样荷载，超静定梁比静定梁变形要