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第一节、常见结构的
认识
任务三 辨析结构的类型
结构的分类多种多样,从形态方面考虑,通常有实体结构、框架结构和壳体结构等基本类型。
1、实体结构
通常是指结构体本身是实心的结构。其受力特点是外力分布在整个体积中,如实心墙、大坝等。
实心墙
大坝
实体结构
三
峡
大
坝
2、框架结构
框架结构通常是指结构体由细长的构件组成的结构,其构件的几何特征是横截面尺寸比长度小得多,如铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等。
铁架塔
建筑用脚手架
厂房的框架
书桌椅
书柜
框架结构
3、壳体结构
壳体结构通常是指层状的结构,其几何特征是厚度比长度和宽度小得多,如摩托车头盔、飞机外壳等。
摩托车头盔
飞机外壳
动车外壳
鸡蛋能承受较大的压力,这是由鸡蛋壳这一壳体结构的力学特点决定的。鸡蛋壳本身是具有一定刚性的薄壳结构,外形圆滑均匀,当外力作用在蛋壳上时,外力会被传导到整个壳体表面,受力面积增大,壳体内部所受应力减小,因而能承受较大的外部压力。
瓶盖的作用是使外力能较为均匀地分布在壳体表面,避免应力过于集中,导致局部应力过大而使蛋壳破裂。建筑及工业中广泛采用壳体结构的原因在于壳体结构自重轻,且能承受较大的外力。
壳体结构受力特点:外力作用在结构体的表面上,外力会被传导到整个壳体表面,受力面积增大,壳体内部所受应力减小,因而能承受较大的外部压力。
灯泡为何能承受如此大的力
灯
泡
鸡蛋承载实验
想一想:为什么鸡蛋能够承受如此大的压力?
当我们给自行车轮胎打气,气压过大时,它的内胎才会爆炸!为什么呢?
分析结构受到外力的情况:
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,产生一种抵抗外力与形变的力,称为内力。
内力反映了材料抵抗外力破坏的能力。
讨论强度问题,仅仅了解内力是不够的,如用相同的外力作用在两根材料相同、横截面积不同的绳子上,细的绳子更容易断开。
故还需要了解材料的单位横截面积上的内力。
应力就是构件的单位横截面上产生的内力,当应力达到某一极限时,结构就会遭到破坏。
F
S
F是内力,
S是受力面积,
σ 是应力。
σ =
读作西格玛
应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。
在生产和生活实际中,很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的。
如埃菲尔铁塔,它的塔基由实体结构组成,塔身由框架结构组成。
又如注塑成型的椅子,其座位是壳体结构,椅腿是框架结构。
想一想:学校体育馆都由那些基本结构组成?
建筑穹顶是组合结构
汽车框架是框架结构
拓展阅读
桥梁常见结构类型
在具体工程领域,根据领域的不同,结构有不同的分类方式。例如,在桥梁建筑中常见的结构类型有梁式结构、刚架结构、拱式结构、斜拉结构、悬索结构和组合结构等。
粱式桥
刚架桥
拱桥
斜拉桥
悬索桥
组合桥
第1题:这些凹槽为订书钉端面的导向滑槽,当订书钉受到挤压时,脚端沿凹槽方向滑动,发生弯曲形变,完成订书工作。
第2题:这三种头盔折叠方法不尽相同。第一种的中间主骨架和其他骨架之间采用可转动的铰连接实现折叠;第二种是安全帽的前后部分采用铰连接实现折叠;第三种是采用柔性材质连接,实现伸缩折叠。
这些折叠方法对安全帽的安全性能均有一定的影响,第一种为镂空设计,没有抗穿刺能力,左右方向的侧向刚较差;第二种前后的侧向刚性较差;第三种主要构件通过柔性材质连接,受到局部撞击时,力不能传导到所有构件表面,不能有效分散撞击的外力。这三种安全帽的安全性能不如一体成型的安全帽好。
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