第二节 稳固结构的探析
考试内容
考试要求
考试属性
结构的稳定性
b
必考＋加试
影响结构稳定性的主要因素
c
必考＋加试
影响结构强度的主要因素
c
必考＋加试
结构与功能的关系
b
必考＋加试
1.结构的稳定性
结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力，它是结构的重要性质之一。
2.影响结构稳定性的主要因素
影响结构稳定性的因素主要有三种：重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状。静止状态结构稳定的根本原因是：结构的重心所在点的垂线是否落在支撑面内，如落在支撑面内，则不会倾倒。
提高结构稳定性的方法：
(1)降低重心；(2)增大结构与地面接触所形成的支撑面积；(3)改变结构的形状。
3.影响结构强度的主要因素
(1)结构的强度——结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
当结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用发生改变，产生一种抵抗的力，称为内力(F)。应力(σ)是构件的单位横截面积上(S)所产生的内力，其公式为σ＝F/S。如果σ＝F/S达到某一极限值时，结构就会遭到破坏。应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。
影响结构强度的因素有结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等。
(2)结构的形状：截面形状和外部结构形状。三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用材料最少。常见的构件的横截面形状：工字形、十字形、长方形、L形、圆形、U形等。
结构的连接方式：
①铰连接——被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。如松螺栓、松铆、合页等；
②刚连接——既不能相对移动，也不能相对转动。具体有榫接、胶接、焊接等，如固定铁床架的连接。
(3)提高结构强度的方法
①改变结构的形状：结构的外部形状和构件的横截面形状；
②更换使用的材料：结构选用强度更好的材料；
③改变构件之间的连接方式，金属间的刚连接可采用铆接、螺栓连接、焊接等。
4.结构与功能的关系
结构的变化可能导致功能的变化。
一、结构的稳定性
结构的不稳定性与稳定性
【典例1】 下面四个图片中1是自行车受到台风作用而翻到，2是不倒翁摇晃，3是落地灯碰撞后发生晃动而不翻倒，4是运动员跨栏时栏架翻到。针对上述现象下列说法正确的是( )
A.1、2、3、4都是不稳定现象
B.1、2、4是不稳定现象
C.2、3是稳定现象
D.2、3、4是稳定现象
解析 稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力，不倒翁、落地灯、受到外力作用后，依靠自身能力能维持其原有平衡状态。而翻到的自行车、跨栏架则没有这个能力。故答案选C。
答案 C
[方法总结] 这种类型的题目只要正确理解结构稳定性的定义即可，不要误认为结构受到外力作用动了就是不稳定现象。
变式训练1 下列说法错误的是( )
A.人们将啤酒瓶倒置在地上，利用它来感知地震现象，这是利用结构的不稳定现象
B.水性笔书写时，书写液能流出是笔端钢珠受力发生滚动， 这是结构的不稳定现象
C.强台风来袭大树被折断这是结构的不稳定现象
D.太阳伞底盘注满水是为了增加结构的稳定性
解析 结构的稳定与不稳定是在结构不被破坏的前提下进行的，C结构已被破坏且属于强度问题。故答案选C。
答案 C
二、影响结构稳定性的主要因素
1.结构稳定性的主要因素：重心高低、支撑面大小、形状。
2.结构稳定的根本原因：重心所在点的垂线落在支撑面内。
3.提高结构稳定的方法：降低重心、增大支撑面面积、改变形状。
【典例2】 如图所示为移动式升降机。以下操作中，不以提高稳定性为目的的是( )
A.工作台升高前，支撑脚伸展后放下
B.工作台升降时，两升降臂协同调整，保证重心落在支撑面内
C.移动时，两升降臂放下
D.移动时，支撑脚收起
解析 A项是通过增大支撑面积来提高稳定性；B项重心落在支撑面内，结构稳定；C项通过降低重心位置提高稳定性；D项收起支撑脚只是为了方便移动。故答案选D。
答案 D
[方法总结] 关于结构稳定的问题，必须知道结构稳定的原因和影响结构稳定的因素，特别是支撑面的大小不要理解为接触面的大小，其次不要忘记合理的结构形状也是提高结构稳定的因素。
变式训练1 (2017·4月浙江高考)小明尝试设计一款可折叠餐桌，从结构强度和稳定性的角度分析，下列设计方案中最合理的是( )
解析 从结构强度和稳定性的角度分析，C选项的支撑面积是最大、重心最低、形状最合理，材料、连接方式一样。故答案是C。
答案 C
变式训练2 如图所示的台灯，在测试阶段发现其支撑杆调整到某些角度时，台灯容易翻倒。以下改进措施中合理的是( )
A.增加支撑杆的长度 B.增加灯罩的质量
C.增加支撑杆的厚度 D.增加底座的质量
解析 增加底座的质量，降低了重心，提高了台灯的稳定性。故答案选D。
答案 D
变式训练3 如图所示是家用的A字形梯，人们可以利用梯子登高，不用时可以收拢，它由竖杆，横杆和拉杆组成，下列对于A字形梯说法合理的是( )
A.拉杆与竖杆采用刚连接连接
B.A字形梯移动不方便，底部应装上万向轮
C.拉杆的作用是保持稳定
D.使用时，横杆是受压、拉杆是受拉
解析 拉杆能使人登梯时，重心所在点的垂线落在支撑面内从而保持稳定。拉杆与竖杆应采用铰连接不用时可以收拢。横杆中间受人向下的作用力，两端受竖杆向上的作用力，这些力的效果使之发生弯曲，拉杆受拉拽所以受力形式是受拉。故答案选C。
答案 C
变式训练4 如图是一款不锈钢红酒架，发现放置红酒时容易翻倒。下列改进措施中，最有效的是( )
A.加粗弧形支架的材料
B.减轻底座的重量
C.底座和弧形支架改用焊接
D.增大底座的支撑面积
解析 加粗弧形支架的材料，能提高强度；减轻底座的重量，稳定性反而降低。底座和弧形支架改用焊接，是提高底座与支架的连接强度；增大底座的支撑面积，能够提高红酒架的稳定性。故答案选D。
答案 D
变式训练5 如图所示的是一款铝合金材质的三角架，适合户外摄影，下列选项中是为了提高三角架稳定性措施的是( )
A.选用更轻便的碳纤维材料
B.选用更粗的管脚
C.适当扩大三个脚之间的范围
D.将圆形管脚换成方形管脚
解析 A选项使得结构重心升高，适当扩大三个脚之间的范围是为了增大支撑面的面积提高了结构的稳定性。故答案选C。
答案 C
三.影响结构强度的因素
1.结构强度的基本指标：σ＝F/S
2.影响结构强度的因素有结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等。
3.结构与功能的关系：结构的变化可能导致功能的变化。
【典例3】 如图所示是一款木制杂志架。为了提高其强度下列措施中不合理的是( )
A.增大部件的横截面尺寸
B.边柱与其他部件的连接采用铰连接
C.边柱与底脚间增加三角连片
D.边柱的材料用不锈钢代替木料
解析 由题意可知A、D选项是通过增大材料的横截面和更换质地更硬的材料来提高强度的，C选项是通过更合理的形状来提高强度的，而B选项连接方法从刚连接变成铰连接是降低了杂志架的强度。故答案选B。
答案 B
[方法总结] 有关结构强度的题目的解答，首先应知道结构的强度与那些因素有关，其次结构形状的改变包括外部形状与截面形状，同一连接处的连接方法不同结构的强度也会发生变化。
变式训练1 以下四种木圆凳的结构设计方案中，很好的考虑到了储运成本并且兼顾了结构强度的是( )
解析 A、D选项的圆凳是储运中不能重叠所占空间大，B、C选项圆凳的可重叠，但C选项凳脚间增加十字交叉，改变形状提高了强度。故答案选C。
答案 C
变式训练2 如图所示为一款A型吉他架，支架整体呈三角“A型”，海绵包裹的托架可以确保吉他放置稳定，底架钢管长度适宜，钢管两端防滑套起到较好的防滑作用。下列关于该吉他架的设计中，主要体现结构强度的是( )
解析 A型张开的支架采用三角形结构主要承受吉它的重量，体现了结构的强度。故答案选A。
答案 A
变式训练3 如图所示为一款可折叠、可拆卸的木制搁物架，你认为搁物架中间交叉的两根支撑架之间最适合的连接方式是( )
A.螺栓螺帽连接
B.自攻螺钉连接
C.钉连接
D.膨胀螺丝连接
解析 螺栓螺帽连接连接可实现铰连接， B、C选项连接时两根支撑架被压紧转动不灵活，D选项一般用于物体与墙面的连接属刚连接。故答案选A。
答案 A
1.普通电瓶车上加装雨蓬(如图所示)确实为使用者在雨天骑行带来方便，但存在严重的安全隐患，原因是( )
A.加装部分材料强度小
B.加装后电瓶车稳定性差
C.加装后重量加大，电瓶动力不够
D.加装后影响原电瓶车整体强度
解析 加装了雨蓬电瓶车的重心上升，在骑行时阻力加大这样极易造成车体侧翻，从而使电瓶车稳定性变差。故答案选B。
答案 B
2.如图所示是一个安装在路边的交通提示牌，提示牌横向伸出位于路面上方。现要提高结构稳定性的同时不影响使用效果，下列各方法中可行的是( )
A.底部①处以混凝土浇铸，并加深加大地基
B.对竖杆②与横杆③的连接处进行焊接
C.缩短竖杆②的长度到3 000 mm
D.加粗加厚竖杆②与横杆③
解析 底部①处以混凝土浇铸，并加深加大地基是降低重心和加大了支撑面面积提高了结构的稳定性。缩短竖杆长度降低了重心，但影响车辆行驶。其它选项是从强度考虑的。故答案选A。
答案 A
3.如图所示为小馨同学设计的四款台灯方案。其中稳定性最好的是( )
解析 根据结构稳定的原因，重心所在点的垂线是否落在支撑面内，C方案形状合理重心所在点的垂线落在支撑面内，而其它方案重心所在点的垂线，在升降时可能落在支撑面外。故答案选C。
答案 C
4.下列构件之间的连接方式不属于铰连接的是( )
A.剪刀的两刀片 B.合页的两页板
C.钓鱼凳的两凳腿 D.伸缩杆的两连杆
解析 A、B、C选项在连接处不能相对移动，但能相对转动是铰连接，D选项在正常使用时在连接处不能相对移动，也不能相对转动是刚连接。故答案选D。
答案 D
如图所示是一款平衡吊，吊臂为平行四边形机构，能在铅垂面内运动。请根据要求完成5～6题。
5.起吊时，配重的作用除了平衡外，还可以( )
A.增加强度 B.减小载荷
C.降低重心 D.增加稳定性
答案 D
6.构件2、构件3与构件1之间的连接方式是( )
A.紧铆连接 B.铰连接
C.榫接 D.焊接
解析 本题考查构件连接方式的选择。构件1在吊起重物的过程中，与构件2、构件3的连接处均需发生转动，因此需要采用铰连接。B项正确。
答案 B
1.如图所示玻璃锅盖，能够直立在桌面上，下列能够提高该结构稳定性的措施是( )
A.增加锅盖手柄乙的宽度
B.缩短与桌面接触手柄乙的长度
C.把塑料手柄换成铝合金手柄
D.加长直立手柄甲的长度
解析 增加锅盖手柄乙的宽度是增大了支撑面面积，而缩短与桌面接触手柄乙的长度是减少了支撑面面积，把塑料手柄换成铝合金是增加结构的强度。故答案是A。
答案 A
2.有如图所示的三个相同材料做的支架，关于稳定性的说法正确的是( )
A.左边起第一个支架的稳定性最好
B.它们之间稳定性的不同主要是因为重心高低不同
C.它们之间稳定性的不同主要是因为支撑面积不同
D.它们之间稳定性的不同主要是因为结构的形状不同
解析 三个支架重心的高低、支撑面积是相差很小，最右端的稳定性最好，是由于结构的形状最合理，且重心所在点的垂线落在支撑面内。故答案选D。
答案 D
3.如图所示是一款倾斜式个性书架，其不翻倒的根本原因是( )
A.支撑面比较大 B.支撑杆较多
C.支撑杆的强度较大 D.重心落在支撑面内
解析 结构稳定的原因是结构重心落在支撑面内。故答案选D。
答案 D
4.如图所示为一款教学用摄像头展台，需要使用时打开拍摄横杆，以下关于摄像头展台说法不正确的是( )
A.拍摄时拍摄横杆主要是受弯曲
B.增大底座的面积，可加强结构的稳定性
C.增大支撑杆的横截面积，可提高结构的强度
D.为保证结构强度，拍摄横杆和支撑杆要采用刚连接
解析 拍摄横杆和支撑杆要采用刚连接，就不能折叠和转动角度，连接方法应该是铰连接。故答案选D。
答案 D
5.如图所示，要把直角钢板固定在方钢管上，应采用的连接件是( )
解析 B项紧定螺钉只用于螺纹孔，无法将带通孔的钢板固定在方钢管上；C项自攻螺钉主要用于木质品等较软材料上；D项膨胀螺栓主要用于混凝土墙壁，地面与金属件连接；A选项可实现通孔和螺纹孔的连接。故答案选A。
答案 A
6. 如图所示是一款用吸管制作的悬臂，各部分之间均用热熔胶连接。在吸管1中间挂上少量钩码之后，悬臂发生明显弯折，某同学对悬臂结构进行了改造。关于改造后结构的说法错误的是( )
A.吸管1受拉
B.吸管2受弯曲
C.吸管3与吸管2之间采用热熔胶连接，结构强度较好
D.利用三角形支撑结构增强了悬臂的强度
答案 A
如图所示是一款可折叠滑板车，车头下方的斜方管两侧有腰形孔，滑板下方有限位锁(用于固定滑板与车头)，滑板车的车头与踏板之间通过连接件连接。请完成7～8题。
7.要求车头与踏板之间可折叠，并且使用滑板车时车头与踏板的连接处牢固可靠。合理的连接件是( )
解析 折叠时需将连接件随着腰形孔中的螺栓上升，脱离限位锁即可折叠。连接使用时又能将车头与踏板牢固连接。故答案选C。
答案 C
8.连接件与腰形孔处的连接，考虑到方便拆卸及连接处的牢固，应采用的标准件是( )
A.六角螺栓与元宝螺母 B.铆钉
C.自攻螺丝及元宝螺母 D.销钉
解析 用元宝螺母与六角螺栓将连接件与腰形孔处的连接既牢固又方便拆卸，铆钉紧铆连接则不易拆卸，自攻螺丝与元宝螺母不相配，销钉连接不牢固。故答案选A。
答案 A
9.图甲为一高度可调的家用烫衣架，利用支架卡在图乙所示的调节块凹槽的不同位置来实现烫衣架的高度调节，调节块固定在烫衣板的背面。为了改善烫衣架的结构性能，以下措施合理的是( )
A.为了提高烫衣架稳定性，采用更坚硬的材料做支架
B.为了提高烫衣架强度，将支架直接固定在烫衣板的背面
C.为了提高烫衣架稳定性，采用不锈钢板做烫衣板
D.为了提高烫衣架强度，采用直径稍大一点的金属管做支架
解析 采用更坚硬的材料做支架主要是增大结构的强度，将支架直接固定在烫衣板的背面则高度不可调节，采用不锈钢板做烫衣板重心偏高稳定性反而差，采用直径稍大一点的金属管做支架是通过改变材料截面规格来提高烫衣架强度。故答案选D。
答案 D
10.如图所示为一件金属工艺品，所有部件之间采用焊接。从整体结构进行分析，以下说法不合理的是( )
A.底部大垫圈设计，提高了稳定性
B.中下部有两个螺母，降低了整体重心，提高了稳定性
C.人的两腿分开，扩大了支撑面，提高了稳定性
D.大提琴和人的整体重心点垂线在垫圈内圆中，保持了稳定性
解析 底部大垫圈设计，是增大了支撑面，因此提高了稳定性，人的两腿分开但还是焊接在大垫圈上，支撑面面积没有增大，稳定性没有提高。故答案选C。
答案 C
11.如图所示的一款晾衣架，其不易翻倒的主要原因以及支撑杆的受力形式正确的是( )
A.采用高强度的不锈钢材料，支撑杆受拉
B.支撑面比较大，支撑杆受压
C.不锈钢之间采用焊接，支撑杆受压
D.采用铰连接，可以折叠，支撑杆受弯曲
解析 结构受力不易翻倒是结构的稳定问题，支撑面比较大可提高结构的稳定性，晾衣架放衣物后支撑杆被挤压。故答案选B。
答案 B
12.如图所示是小明同学用五夹板为材料制作的便携式小凳，该小凳结构简单、稳固，易于制作。下列有关该小凳的设计和改进可以增加结构强度的是( )
解析 为了使凳面受压后不发生大的形变，在两块凳脚板上部“造 ”出一个肩，这样在凳面受到压力的时候，它的上板和下板都能得到“肩”形结构的支撑。故答案选C。
答案 C
13.如图甲所示的榫卯结构，它由三根加工过的木条组成，其中木条③的结构如图乙所示，从结构强度和稳定性的角度分析，下列关于木条①的设计方案中，最合理的是( )
解析 木条①选项C方案连接的方式是榫接，并且连接处没有空隙，重心易落在支撑面内，使结构强度大，稳定性好。故答案是C。
答案 C
14.在国家船舶设计规范中，江河船空载时要求水线以上和以下的比例为三比一，而海船则要求水线以下部分比重要更大。以下说法错误的是( )
A.海船航行时风大浪大，需要船的稳定性更高，故海船水线以下比重大
B.江河因弯道较多，为了船的稳定性更高，故江河船水线以下比重小
C.为了提高船只稳定性，可以增大船与水的接触面积
D.为了提高船只稳定性，可以降低船的重心
解析 降低船的重心，增大船与水的接触面积可提高船航行的稳定性。故答案是B。
答案 B
15.如图所示为李敏设计的车棚临时置物架，安装到墙上后，发现使用时在水平方向不能保持固定，现准备在现有方案基础上改进支撑结构，实现使用时可水平固定，不用时可折向墙壁的功能。下列改进方案(只画出单侧改进结构，两侧支撑结构相同)可行的是( )
解析 A选项增加了钢丝绳后，抗弯曲能力加强，不用时可折向墙壁。故答案是A。
答案 A
16.要把上题图中的置物架安装在墙壁上，下列连接件中最适合采用( )
答案 B
17.用自攻螺丝将木条a和木条b进行连接，需要有较好的连接强度，用以下连接件将木条a和木条b进行加固连接。以下连接件中不合理的是( )
解析 本题考查结构设计的方案。A连接件从木条a底部向上安装，可以加固；B连接件从木条a侧面与木条b连接处安装，可以加固；C连接件无法安装；D连接件平放在木条a与木条b上面可以实现加固。故答案选C。
答案 C
18.针对原先桌子结构(图甲)存在的不足之处，设计师改进了该桌子的结构(如图乙)。下列关于该结构改进的说法中正确的是( )
A.通过改变结构形状来提高强度
B.通过改变结构形状来提高稳定性
C.通过改变与地面接触面来提高强度
D.通过改变支撑面大小提高稳定性
解析 改进该桌子的支架为三角形结构，使桌子的结构不易发生变形，主要是提高结构强度。故答案选A。
答案 A
19.如图所示一款“小鸟”造型塑料CD架，在对其稳定性测试中，随着CD盘增加，稳定性降低，发生倾覆。为了提高该产品稳定性，下列采取的措施相对较好的是( )
A.增加脚的长度
B.改用强度更高的塑料
C.增加脚与鸟嘴之间的高度
D.加长鸟嘴长度
解析 增加脚的长度是增加了支撑面的面积，结构的稳定性增强。故答案是A。
答案 A
20.如图是一款简约支架台灯，采用全金属材料制作，牢固可靠、强度高，但在实际使用中发现，台灯稳定性不够好，容易向两侧翻倒，为了提高台灯的稳定性，以下改进措施中最优的方案是( )
A.减小台灯的倾斜度，提高灯头高度
B.增大台灯的倾斜度，降低灯头高度
C.适当增加支撑脚a、b的长度
D.适当增加支撑脚a、b的夹角
解析 由于容易向两侧翻倒，适当增加支撑脚a、b的夹角，增大了支撑面，使之不易向两侧翻倒。故答案是D。
答案 D
课件35张PPT。第二节 稳固结构的探析1.结构的稳定性结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力，它是结构的重要性质之一。2.影响结构稳定性的主要因素影响结构稳定性的因素主要有三种： 、结构与地面接触所形成的 、结构的形状。静止状态结构稳定的根本原因是：结构的重心所在点的垂线 ，如落在支撑面内，则不会倾倒。重心位置的高低支撑面的大小是否落在支撑面内提高结构稳定性的方法：
(1) 重心；(2)增大结构与地面接触所形成的支撑面积；(3) 结构的形状。
降低改变3.影响结构强度的主要因素(1)结构的强度——结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
当结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用发生改变，产生一种 的力，称为 (F)。应力(σ)是构件的单位横截面积上(S)所产生的内力，其公式为σ＝F/S。如果σ＝F/S达到某一极限值时，结构就会遭到破坏。应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。抵抗内力影响结构强度的因素有 等。
(2)结构的形状：截面形状和外部结构形状。三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用材料最少。常见的构件的横截面形状：工字形、十字形、长方形、L形、圆形、U形等。
结构的连接方式：
① ——被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。如松螺栓、松铆、合页等；
② ——既不能相对移动，也不能相对转动。具体有榫接、胶接、焊接等，如固定铁床架的连接。 结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式铰连接刚连接(3)提高结构强度的方法
① 结构的形状：结构的外部形状和构件的横截面形状；
②更换使用的材料：结构选用强度 的材料；
③改变构件之间的连接方式，金属间的刚连接可采用 、 等。 4.结构与功能的关系
结构的变化可能导致功能的变化。 改变铆接更好螺栓连接、焊接一、结构的稳定性
结构的不稳定性与稳定性【典例1】 下面四个图片中1是自行车受到台风作用而翻到，2是不倒翁摇晃，3是落地灯碰撞后发生晃动而不翻倒，4是运动员跨栏时栏架翻到。针对上述现象下列说法正确的是( )A.1、2、3、4都是不稳定现象
B.1、2、4是不稳定现象
C.2、3是稳定现象
D.2、3、4是稳定现象解析 稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力，不倒翁、落地灯、受到外力作用后，依靠自身能力能维持其原有平衡状态。而翻到的自行车、跨栏架则没有这个能力。故答案选C。
答案 C[方法总结] 这种类型的题目只要正确理解结构稳定性的定义即可，不要误认为结构受到外力作用动了就是不稳定现象。变式训练1 下列说法错误的是( )A.人们将啤酒瓶倒置在地上，利用它来感知地震现象，这是利用结构的不稳定现象
B.水性笔书写时，书写液能流出是笔端钢珠受力发生滚动， 这是结构的不稳定现象
C.强台风来袭大树被折断这是结构的不稳定现象
D.太阳伞底盘注满水是为了增加结构的稳定性解析 结构的稳定与不稳定是在结构不被破坏的前提下进行的，C结构已被破坏且属于强度问题。故答案选C。
答案 C二、影响结构稳定性的主要因素
1.结构稳定性的主要因素：重心高低、支撑面大小、形状。
2.结构稳定的根本原因：重心所在点的垂线落在支撑面内。
3.提高结构稳定的方法：降低重心、增大支撑面面积、改变形状。【典例2】 如图所示为移动式升降机。以下操作中，不以提高稳定性为目的的是( )A.工作台升高前，支撑脚伸展后放下
B.工作台升降时，两升降臂协同调整，保证重心落在支撑面内
C.移动时，两升降臂放下
D.移动时，支撑脚收起 解析 A项是通过增大支撑面积来提高稳定性；B项重心落在支撑面内，结构稳定；C项通过降低重心位置提高稳定性；D项收起支撑脚只是为了方便移动。故答案选D。
答案 D[方法总结] 关于结构稳定的问题，必须知道结构稳定的原因和影响结构稳定的因素，特别是支撑面的大小不要理解为接触面的大小，其次不要忘记合理的结构形状也是提高结构稳定的因素。变式训练1 (2017·4月浙江高考)小明尝试设计一款可折叠餐桌，从结构强度和稳定性的角度分析，下列设计方案中最合理的是( )解析 从结构强度和稳定性的角度分析，C选项的支撑面积是最大、重心最低、形状最合理，材料、连接方式一样。故答案是C。
答案 C变式训练2 如图所示的台灯，在测试阶段发现其支撑杆调整到某些角度时，台灯容易翻倒。以下改进措施中合理的是( )A.增加支撑杆的长度 B.增加灯罩的质量
C.增加支撑杆的厚度 D.增加底座的质量
解析 增加底座的质量，降低了重心，提高了台灯的稳定性。故答案选D。
答案 D变式训练3 如图所示是家用的A字形梯，人们可以利用梯子登高，不用时可以收拢，它由竖杆，横杆和拉杆组成，下列对于A字形梯说法合理的是( )A.拉杆与竖杆采用刚连接连接
B.A字形梯移动不方便，底部应装上万向轮
C.拉杆的作用是保持稳定
D.使用时，横杆是受压、拉杆是受拉
解析 拉杆能使人登梯时，重心所在点的垂线落在支撑面内从而保持稳定。拉杆与竖杆应采用铰连接不用时可以收拢。横杆中间受人向下的作用力，两端受竖杆向上的作用力，这些力的效果使之发生弯曲，拉杆受拉拽所以受力形式是受拉。故答案选C。
答案 C变式训练4 如图是一款不锈钢红酒架，发现放置红酒时容易翻倒。下列改进措施中，最有效的是( )A.加粗弧形支架的材料
B.减轻底座的重量
C.底座和弧形支架改用焊接
D.增大底座的支撑面积
解析 加粗弧形支架的材料，能提高强度；减轻底座的重量，稳定性反而降低。底座和弧形支架改用焊接，是提高底座与支架的连接强度；增大底座的支撑面积，能够提高红酒架的稳定性。故答案选D。
答案 D变式训练5 如图所示的是一款铝合金材质的三角架，适合户外摄影，下列选项中是为了提高三角架稳定性措施的是( )A.选用更轻便的碳纤维材料
B.选用更粗的管脚
C.适当扩大三个脚之间的范围
D.将圆形管脚换成方形管脚
解析 A选项使得结构重心升高，适当扩大三个脚之间的范围是为了增大支撑面的面积提高了结构的稳定性。故答案选C。
答案 C三.影响结构强度的因素
1.结构强度的基本指标：σ＝F/S
2.影响结构强度的因素有结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等。
3.结构与功能的关系：结构的变化可能导致功能的变化。 【典例3】 如图所示是一款木制杂志架。为了提高其强度下列措施中不合理的是( )A.增大部件的横截面尺寸
B.边柱与其他部件的连接采用铰连接
C.边柱与底脚间增加三角连片
D.边柱的材料用不锈钢代替木料
解析 由题意可知A、D选项是通过增大材料的横截面和更换质地更硬的材料来提高强度的，C选项是通过更合理的形状来提高强度的，而B选项连接方法从刚连接变成铰连接是降低了杂志架的强度。故答案选B。
答案 B[方法总结] 有关结构强度的题目的解答，首先应知道结构的强度与那些因素有关，其次结构形状的改变包括外部形状与截面形状，同一连接处的连接方法不同结构的强度也会发生变化。变式训练1 以下四种木圆凳的结构设计方案中，很好的考虑到了储运成本并且兼顾了结构强度的是( )解析 A、D选项的圆凳是储运中不能重叠所占空间大，B、C选项圆凳的可重叠，但C选项凳脚间增加十字交叉，改变形状提高了强度。故答案选C。
答案 C变式训练2 如图所示为一款A型吉他架，支架整体呈三角“A型”，海绵包裹的托架可以确保吉他放置稳定，底架钢管长度适宜，钢管两端防滑套起到较好的防滑作用。下列关于该吉他架的设计中，主要体现结构强度的是( )解析 A型张开的支架采用三角形结构主要承受吉它的重量，体现了结构的强度。故答案选A。
答案 A变式训练3 如图所示为一款可折叠、可拆卸的木制搁物架，你认为搁物架中间交叉的两根支撑架之间最适合的连接方式是( )A.螺栓螺帽连接
B.自攻螺钉连接
C.钉连接
D.膨胀螺丝连接解析 螺栓螺帽连接连接可实现铰连接， B、C选项连接时两根支撑架被压紧转动不灵活，D选项一般用于物体与墙面的连接属刚连接。故答案选A。
答案 A
