常见结构的认识2

回顾篇技术与设计Ⅰ技术与设计Ⅰ第一章走进技术世界技术的价值技术的性质技术的未来第二章技术世界中的设计技术与设计的关系设计中的人机关系技术试验及其方法第三章设计过程、原则及评价设计的一般过程设计的一般原则设计的评价第四章发现与明确问题发现问题明确问题第五章方案的构思及其方法方案的构思方法常用的创造技法（选学）技术与设计Ⅰ第六章设计图样的绘制设计表现图常见的技术图样计算机辅助制图（选学）第七章模型或原型的制作模型工艺制作模型第八章设计图样的绘制产品说明书及其编写技术产品的使用、维护和保养展望篇技术与设计Ⅱ技术与设计Ⅱ第一单元结构与设计第四单元控制与设计第三单元系统与设计第二单元流程与设计常见结构的认识闭环控制系统的干扰与反馈控制系统的设计与实施控制系统的工作过程与方式控制的手段与应用系统的结构系统的分析系统的设计经典结构的欣赏生活和生产的流程流程的设计流程的优化稳固结构的探析简单结构的设计思考请观察下面两种砖头堆法哪一种会垒的更高，并谈谈其缘由。第一单元结构与设计——常见结构的认识共2课时第1课时•结构的含义：事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。•结构设计在日常生活中处处可见，如在大自然界雀鸟的羽毛，人类的骨骼结构，这些都是结构设计应用的好例子‧一、无处不在的结构•自然界中蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109。28’，锐角70。32’完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。始载于《神农草经》，原名呆耳实，列为中品。《本草纲目》列入草部陉草类。李时珍说：苍耳叶青白，类粘糊菜叶。秋间结实。比桑椹短小而多刺。从《政和本草》、《本草纲目》所附原植物图来看，均与现今所用苍耳特征相符。科罗拉多大峡谷•技术领域•社会领域抽象的结构如文学类的小说、诗词等，人员结构、计算机方面的数据结构等……1900年，连接加拿大Winnipeg市和Moncton市的魁北克大桥开始修建，这座桥横跨圣劳伦斯河，是加拿大国家横贯大陆铁路的一部分，然而就在这座桥即将竣工之际，悲剧发生了。1907年8月29日下午5点32分，即将建成的大桥突然倒塌，当场造成了至少75人死亡，多人受伤。事故调查显示，这起悲剧是由工程师在设计中一个小的计算失误造成的。1913年，这座大桥的建设重新开始，然而不幸的是悲剧于1916年9月再次发生。，1917年，在经历了两次惨痛的悲剧后，魁北克大桥终于竣工通车，这座桥至今仍然是世界上最长的悬臂跨度大桥。1922年，在魁北克大桥竣工不久，加拿大的七大工程学院一起出钱将建桥过程中倒塌的残骸全部买下，并决定把这些亲临过事故的这些钢材打造成一枚枚戒指，发给每年从工程系毕业的学生。然而由于当时技术的限制，桥梁残骸的钢材无法被打造戒指。于是这些学院只好用其它钢材代替。不过为了体现是代表桥坍塌的残骸，戒指被设计成被扭曲的钢条形状，用来纪念这起事故和在事故中被夺去的生命。于是，这一枚枚戒指就成为了后来在工程界闻名的工程师之戒(IronRing)。这枚戒指要戴在小拇指上，作为对每个工程师的一种警示。魁北克大桥思考请问魁北克大桥的案例给了我们什么启示？第一单元结构与设计——常见结构的认识共2课时第2课时二、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。1、基本概念•内力：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。•应力：是构件的单位横截面上所产生的内力。•当应力达到某一极限值时,结构就会遭到破坏。用公式表示应力为：σ=F/s,其中,F是内力,S是受力面积,σ是应力。•基本的结构力学行为分为轴力、剪力、弯矩、扭力四种力学行为，其余的行为，也大都是这四种力组合而成。轴力（压力、拉力）剪力（剪切力）轴力就是轴向的力，受力物体会隨着轴向的力伸長或缩短。受剪力的物体，会隨着剪力的方向变形!弯矩（弯曲力）扭力（扭转力）弯矩也就是力矩啦!受到弯矩的東西会两端弯曲。简单来说，早上起床拧干毛巾的力就是扭力啦!1.拉力2.压力3.剪切力4.扭转力5.弯曲力连线，把左右对应的项目连接起来：A.作用于物体，使它产生弯曲的力B.两个矩离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行力C.挤压物体的力D.物体所承受的拉力E.反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力基本的结构元件结构力学最基本的元件，分为『杆』『梁』与『柱』三种,分別有其不同的力学行为与作用。在了解这些结构原件的基本行为后，我们就可以依照这些行为与特性去做结构分析与结构设计。下面以表格的方式，详细的与叙述与比较其个别的行为。结构原件的比较杆梁柱承受轴方向的压力与拉力承受弯矩承受压力与弯矩分解成结构元件基本上，要分析一个结构体，必须先将复杂的结构体，分为许多小的结构组件,再一一地将它分析出来，分析其受力情况，要清楚在这些力的作用下，构件能否安全、可靠地工作。指出下列结构可以抵抗来自外界哪些方面的作用力：建筑物的窗户：课桌：硬纸包装箱：抵抗来自建筑物墙的正向和侧向的压力、风的作用力，及其自身的重力承受来自桌面物体的压力和它自身的重力等承受箱内物体的重力、箱内物体向外的挤压力以及自身的重力等结构分析的方法(1)房屋结构在分析简单的房屋结构时,是将房子的结构分成梁,柱等简单的结构原件,再进行分析结构分析的方法(2)桥梁结构分析桥梁结构时,是将桥梁结构分成梁,柱等简单的结构原件,再去进行分析结构力学应用于日常生活中火车站上盖书架古典建筑盛载食物的胶盒在面上加上凹凸坑纹，令结构更坚固。三、结构的类型•实体结构：结构体本身是实心结构特点：外力分布在整个体积中•框架结构：由细长的构体组成的结构特点：支撑空间而不充满空间•壳体结构：层状的结构特点：外力作用在结构体的表面上物体结构实体结构框架结构壳体结构组合结构受力特点栅栏圆形陶瓷装饰品冰山高层建筑的穹顶钢化玻璃锅盖竹排汽车外壳人的头盖骨古罗马斗兽场√√√√√√√√√▲▲▲▲▲练习：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的？汽车的安全气囊又是如何保护驾驭员的？参考：摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力……当汽车前端发生强烈碰撞时，安全气囊就会瞬间从汽车方向盘内弹出来，垫在方向盘与驾驭者之间，防止驾驭者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。除了驾驭员侧有安全气囊外，有些汽车前排也安装乘客用的安全气囊……