結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析

第一章 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)第 三 課 時(shí) 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度 的 分 析【 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 】1 、 了 解 內(nèi) 力 和 應(yīng) 力 的 概 念 ， 知 道 內(nèi) 力 和 應(yīng) 力的 關(guān) 系 。2 、 了 解 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度 的 概 念 ， 理 解 影 響 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度的 因 素【 課 程 導(dǎo) 入 】我 們 通 過 前 邊 的 學(xué) 習(xí) ， 了 解 到 結(jié) 構(gòu) 的 本 質(zhì) 就 是為 了 承 受 力 和 抵 抗 形 變 ， 從 本 節(jié) 課 開 始 我 們 就來 了 解 一 下 結(jié) 構(gòu) 的 兩 個(gè) 力 學(xué) 性 質(zhì) ― ― 強(qiáng) 度 和 穩(wěn)定 性 ?！?學(xué) 習(xí) 過 程 】根 據(jù) 你 的 生 活 經(jīng) 驗(yàn) 填 寫 下 表 ：事 件結(jié) 果原 因分 別 在 一 根 竹 竿 和 一 根 同 樣 尺 寸 的 脆 性 塑 料 桿上 不 斷 加 掛 相 同 質(zhì) 量 的 重 物20×20竹 竿 比 脆 性 塑 料 桿 能 掛 更 多 的 重 物 而 不 會 斷 裂不 同 材 料 的 抗 拉 性 能 不 同沿 著 垂 直 于 重 心 線 的 方 向 撞 擊 一 根 完 整 的 鋼 管與 用 同 樣 的 方 法 撞 擊 一 根 中 間 有 焊 接 縫 的 鋼 管中 間 有 焊 接 縫 的 鋼 管 受 到 撞 擊 時(shí) 容 易 損 壞因 為 有 連 接 點(diǎn)一 、 關(guān) 于 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度 的 概 念內(nèi) 力 ：應(yīng) 力 ： 。公 式 ：請 計(jì) 算P26頁 兩 處 的 內(nèi) 力拓 展 提 高 你 怎 樣 看 待 俗 語 “一 根 筷 子 比 一 把筷 子 易 斷 ” 。強(qiáng) 度 ： 。二 、 影 響 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度 的 主 要 因 素案 例 分 析 ： 吊 蘭 支 撐 使 用 的 三 角 形 支 架 結(jié) 構(gòu) ，而 不 使 用 由 一 根 直 桿 挑 起 的 結(jié) 構(gòu) 。 從 材 料 方 面考 慮 ， 吊 蘭 的 三 角 形 支 架 使 用 的 是 鋼 管 而 不 是20×20木 條 或 塑 料 ， 鋼 管 抗 拉 力 性 能 好 。 從 連 接 方 式考 慮 ， 吊 蘭 的 三 角 形 支 架 的 構(gòu) 件 是 焊 接 而 不 是捆 縛 ， 這 種 連 接 方 式 更 牢 固 。總 結(jié) 出 影 響 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度 的 幾 個(gè) 主 要 因 素1）結(jié)構(gòu)的形狀:2）使用的材料3）構(gòu)件之間的連接方式結(jié)構(gòu)的形狀:① 三 角 形 形 狀 。 三 角 形 是 框 架 結(jié) 構(gòu) 中 最 基 本 的形 狀 之 一 , 它 結(jié) 實(shí) 、 穩(wěn) 定 、 所 用 材 料 最 少 。 在長 方 形 或 六 邊 形 的 框 架 中 間 ， 加 上 支 撐 構(gòu) 件 ，構(gòu) 成 三 角 形 ， 就 可 以 大 大 增 加 它 的 牢 固 程 度 。展 示 幻 燈 片 ， 通 過 鉆 石 的 例 子 進(jìn) 行 分 析 。 金 剛石 分 子 為 四 面 體 ， 每 個(gè) 四 面 體 有 四 個(gè) 角 、 四 個(gè)面 ， 且 每 個(gè) 面 為 三 角 形 。鉆 石 的 結(jié) 構(gòu) （ 難 以 置 信 的 強(qiáng) 度 ）② 橫 截 面 形 狀 ： 具 有 相 同 截 面 積 ， 但 不 同 截 面形 狀 的 同 種 材 料 的 堅(jiān) 固 性 就 不 同 。 利 用 圖 片 介紹 同 種 材 料 、 相 同 橫 截 面 積 、 不 同 截 面 形 狀 的20×20構(gòu) 件 的 強(qiáng) 度 排 列 順 序 。 （ 經(jīng) 理 論 證 明 和 實(shí) 踐 驗(yàn)證 ， 在 橫 截 面 面 積 相 同 的 情 況 下 ， 采 用 “ 工 字梁 ” 是 合 理 的 ， 而 采 用 圓 形 截 面 就 不 合 理 。 這是 因 為 工 字 梁 的 面 積 集 中 在 應(yīng) 力 最 大 的 地 方 ，而 圓 形 則 相 反 。 但 有 時(shí) 為 了 制 造 和 使 用 的 問題 ， 圓 形 截 面 的 梁 還 是 要 采 用 的 。 如 一 些 承 受彎 曲 的 軸 ， 就 得 用 圓 形 截 面。）③ 強(qiáng) 調(diào) 學(xué) 生 注 意 結(jié) 構(gòu) 對 強(qiáng) 度 的 影 響 有 兩 點(diǎn) ， 一是 結(jié) 構(gòu) 的 外 部 形 狀 ， 二 是 結(jié) 構(gòu) 的 構(gòu) 件 截 面 形狀 ， 結(jié) 構(gòu) 的 外 形 相 同 ， 構(gòu) 件 的 截 面 不 同 ， 其 強(qiáng)度 不 一 樣 。小 實(shí) 驗(yàn) ： P0192）因素2：使用的材料① 展 示 幻 燈 片 圖 片 ， 從 紙 杯 到 塑 料 杯 到 無 銹 鋼杯 ， 說 明 強(qiáng) 度 和 材 料 有 關(guān) 。② 介 紹 混 凝 土 材 料 。 從 應(yīng) 用 廣 泛 的 鋼 筋 和 混 凝20×20土 到 工 程 人 員 新 發(fā) 明 的 纖 維 混 凝 土 、 聚 合 物 混凝 土 、 輕 質(zhì) 混 凝 土 等 ， 一 系 列 新 型 高 強(qiáng) 度 混 凝土 。 （ 例 如 ， 混 凝 土 抗 壓 性 能 較 好 ， 而 抗 拉 能力 就 比 鋼 筋 要 小 得 多 。 因 此 在 制 造 時(shí) 可 在 梁 的受 拉 區(qū) 放 置 鋼 筋 ， 組 成 鋼 筋 混 凝 土 梁 ， 在 這 種梁 中 ， 鋼 筋 受 拉 ， 混 凝 土 受 壓 ， 它 們 合 理 組 成一 個(gè) 整 體 ， 共 同 承 擔(dān) 載 荷 的 作 用。）3）因素3：構(gòu)件之間的連接方式：①構(gòu)件連接的類別：結(jié)構(gòu)的連接是指通過一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，但可相對轉(zhuǎn)動。（圖片舉例）具體有松螺栓、松鉚等。剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動。（圖片舉例）具體有榫接、膠接、焊接等。20×20② 提 出 ： 結(jié) 點(diǎn) 是 從 連 接 的 效 果 來 劃 分 。 一 個(gè) 結(jié)點(diǎn) 可 以 有 多 種 連 接 方 式 。 不 同 的 材 料 有 不 同 的連 接 方 式 ； 構(gòu) 件 的 連 接 方 式 不 同 ， 結(jié) 構(gòu) 的 強(qiáng) 度也 不 同 。馬 上 行 動（ 1 ）．對 一 個(gè) 用 4 根 小 木 條 釘 成 的 相 片 框 , 使它 更 牢 固 的 做 法 是 什 么 ?可 用 直 角 鐵 片 固 定 在 連 接 處 的 背 面 。（ 2 ）．在 自 行 車 各 部 件 之 間 的 連 接 中 , 三 角 架屬 于 _______________ 連 接 ； 剎 車 連 桿 之 間 屬 于_______________ 連 接 ； 輻 條 與 鋼 圈 之 間 屬 于_______________ 連接 。三 角 架 屬 于 剛 連 接 ； 剎 車 連 桿 之 間 屬 于 鉸 連接 ； 輻 條 于 鋼 圈 之 間 屬 于 鉸 連 接 。（ 3 ）．比 較 左 圖 中 同 一 結(jié) 構(gòu) 的 幾 種 連 接 方 式 ,請 預(yù) 言 哪 種 連 接 方 式 的 強(qiáng) 度 更 好 。20×20左 邊 的 榫 卯 連 接 的 強(qiáng) 度 最 大 ， 上 下 、 左 右 、 前后 各 方 向 都 被 牢 牢 固 定 住 ， 所 以 強(qiáng) 度 最 大 。 中間 的 連 接 方 式 強(qiáng) 度 最 小 ， 釘 子 是 從 側(cè) 面 釘 進(jìn) 去的 ， 中 間 的 橫 梁 不 能 承 受 較 重 物 體 的 壓 力 ， 所以 強(qiáng) 度 最 小 。連 接 方 式 ： 一 體 式 （ 榫 接 、 鉚 接 、 焊 接 等 等）、擠 壓 式 （ 螺 絲 、 輪 胎 與 車 圈 等）、接 插 式 （ 插頭）、絞 連 接 （ 輪 子 、 軸 承 、 風(fēng) 扇 、 人 體 四 肢 與軀 干 等 等）、剛 連 接 （ 建 筑 物 的 各 個(gè) 部 分 之 間 等/r