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探究结构
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2013年2月1日上午9时
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2007年8月13日16时45分左右,刚刚建成还没使用的湖南省凤凰堤溪公路大桥,施工人员正在拆卸脚手架时突然坍塌。123名施工人员几乎有半数人遇难
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2010年7月26日,河南栾川汤营伊河大桥,暴雨引发的洪水导致大桥整体垮塌,67人死亡,22人失踪。
一、结构的稳定性二、结构的强度三、结构的连接
一、结构的稳定性
(一)结构的稳定性——结构在负载的作用下维持其原有平衡形式的能力。
(二)影响结构稳定性的主要因素
一、结构的稳定性
1、结构的几何形状
(二)影响结构稳定性的主要因素
A形铝梯的使用
2、重心的位置
(二)影响结构稳定性的主要因素
3、支撑面大小
很多椅子的脚设计成向外倾斜,增加稳定性。
结构的稳定性——特例探讨
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不倒翁音箱
不倒碗
不倒翁牙刷
(一)强度与应力
结构的强度是通过构件和材料来体现的。
内力——构件在外力作用下会变形,同时构件内部分
之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力,称为内力 。
结构的强度——结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
二、结构的强度
强度实验
右内力抵抗左拉力
左内力抵抗右拉力
内力如何抵抗外力图示1
内力如何抵抗外力图示2
右内力抵抗左压力
左内力抵抗右压力
内力如何抵抗外力图示3
弯曲力
内力抵抗弯曲力
物体在运动之前,摩擦力随着拉力增大而增大,但达到最大静摩擦力时,就不会再增大了,如果拉力再增大,物体就会运动。
摩擦力与拉力关系示意图
不发生变形时,内力随外力增大而增大,但达到一个最大值后,就不会再增大了。内力有一个最大值。此时,如果外力再增大,就会破坏结构。
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北京160吨货车压垮桥梁
应力:作用在单位面积上的内力。
δ=N/A
应力有一个最大值,称为容许应力。对应最大内力。
当外力大于内力的最大值,或者结构受到的应力大于容许应力时,结构就会被破坏。
结构的最大内力越大,要破坏它所需的外力也就越大,也可以说,它的强度越大。
强度可以通过应力来衡量。
同一截面积,容许应力越大,强度也就越大;容许应力越小,强度也就越小。
如何判断外力能否破坏结构
1、假设内力等于外力,计算出应力,与容许应力比较,如果大于容许应力,结构会被破坏。
2、由容许应力计算出最大内力,如果外力比最大内力还要大,则结构会被破坏。
一根筷子和一把筷子的故事
古代有几兄弟经常打架,父亲就给他们现身说法:一根筷子容易被人折断,两根筷子还是容易折断,三根筷子有点难……十根筷子就折不断了。从此,几兄弟便团结起来。
试解释,为何一根筷子容易断,多根筷子不易断?
答:一根筷子的截面积小,所受应力就大;多根筷子一起,截面积变大了,所受应力就小了。
(二)影响结构强度的主要因素
1、结构的材料
强度实验
2、结构的形状
根据对构件强度、刚度等要求的不同,可以将构件的横截面设计成不同的形状。
三、结构的连接
构件连接处的强度是影响整个结构强度和稳定性的重要因素。
构件连接处的强度取决于
(一)连接方式
(二)连接技术
(三)连接处的牢固程度等
构件间的连接区叫做节点,节点有两种:
1、铰结点——被连接的构件在连接处不能相对移动,但能相对转动。
2、刚结点——既不能相对移动,也不能相对转动。
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