1、结构与强度结构与强度【学习目标学习目标】1 1、了解内力和应力的概念，知道内力、了解内力和应力的概念，知道内力和应力的关系。和应力的关系。2 2、了解结构强度的概念，理解影响结、了解结构强度的概念，理解影响结构强度的因素构强度的因素结构强度结构强度:指结构具有的抵抗被外力破坏的能力指结构具有的抵抗被外力破坏的能力.【学习过程学习过程】根据你的生活经验填写下表：根据你的生活经验填写下表：事件结果原因分别在一根竹竿和一分别在一根竹竿和一根同样尺寸的脆性塑根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同料杆上不断加挂相同质量的重物质量的重物 沿着垂直于重心线的沿着垂直于重心线的方向撞击一根完整的方向撞击一根完整
2、的钢管与用同样的方法钢管与用同样的方法撞击一根中间有焊接撞击一根中间有焊接缝的钢管缝的钢管竹竿比脆性塑料竹竿比脆性塑料杆能挂更多的重杆能挂更多的重物而不会断裂物而不会断裂竹竿材料的抗拉性竹竿材料的抗拉性能更强能更强中间有焊接缝的中间有焊接缝的钢管受到撞击时钢管受到撞击时容易损坏容易损坏因为有连接点因为有连接点一、关于结构强度的概念一、关于结构强度的概念 内力：当物体受到外力作用时内力：当物体受到外力作用时,内部各质点之间的相内部各质点之间的相互作用发生改变互作用发生改变,产生一种抵抗外力与形变的力产生一种抵抗外力与形变的力.应力：构件单位横截面积上产生的内力应力：构件单位横截面积上产生的内力.
3、公式公式：SF材料名称材料名称抗压应力抗压应力抗拉应力抗拉应力普通碳钢137-152137-152优质碳钢216-238216-238低碳合金钢211-238211-238灰铸铁28-78118-147铜29-11829118铝29-782978混凝土13.447.41.543.05各种常见材料的许用应力各种常见材料的许用应力二、影响结构强度的主要因素二、影响结构强度的主要因素案例分析：案例分析：空调安装架影响结构强度的几个主要因素影响结构强度的几个主要因素（1）结构的形状）结构的形状（2）使用的材料）使用的材料（3）构件之间的连接方式）构件之间的连接方式 三角形是框架结构中最基本的形状之一三
4、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。它结实、稳定，所用材料最少。结构的形状结构的形状 各种形状的横截面构件，所承受力各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。的程度是不一样的。小试验试验目的：测试不同截面形状的构件做成的悬梁的强度试验准备：剪贴周长相同、截面分别为三角形、圆形、正方形纸筒各一个，重物若干。试验过程：1、分别将不同形状的纸筒的一端固定在桌子上，形成悬梁结构。2、分别在不同形状的纸筒的另一端悬挂相同质量的重物，并依次不断加相同质量的重物，观察结果结构的材料结构的材料不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力
5、、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。结构不同要求中，选择不同特性的材料。梁的示意图梁的示意图压力压力拉力拉力材料名称材料名称抗压应力抗压应力抗拉应力抗拉应力普通碳钢137-152137-152优质碳钢216-238216-238低碳合金钢211-238211-238灰铸铁28-78118-147铜29-11829118铝29-782978混凝土13.447.41.543.05各种常见材料的许用应力各种常见材料的许用应力（1 1）铰连接）铰连接：被连接的构件在连接处不被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。
6、能相对移动，但可相对转动。如折叠伞伞骨间的连接，门与门框的连如折叠伞伞骨间的连接，门与门框的连接等接等结构的连接方式结构的连接方式结构的连接方式结构的连接方式（2 2）刚连接：被连接的构件在连接处）刚连接：被连接的构件在连接处 既不能相对移动，也不能相对转动。既不能相对移动，也不能相对转动。具体有榫接、胶接、焊接等具体有榫接、胶接、焊接等榫接榫接胶接胶接焊接焊接刚连接还有什么方法可以使相框变牢固？还有什么方法可以使相框变牢固？探究练习：在自行车各部件之间的连接中练习：在自行车各部件之间的连接中 刹车连杆之间属于刹车连杆之间属于_连接；连接；铰铰练习：在自行车各部件之间的连接中练习：在自行车各部
7、件之间的连接中 辐条与钢圈之间属于辐条与钢圈之间属于_连接连接刚刚练习：在自行车各部件之间的连接中练习：在自行车各部件之间的连接中 三角架属于三角架属于_连接；连接；刚刚3 3 结构与功能结构与功能 结构不仅是事物存在的一种形式，而且对结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。可能导致功能的变化。折叠式自行车折叠式自行车可以折叠的结可以折叠的结构，如放后备构，如放后备箱里箱里山地自行车山地自行车结实的车架和结实的车架和避震结构避震结构童车童车两侧车轮两侧车轮使车处于平稳状态使车处于平稳状态 工兵铲
8、，经三代铲改进为折叠两次，手柄为类三角工兵铲，经三代铲改进为折叠两次，手柄为类三角流线型，有铲、镐、撬棍（刺），锯、刀的功能，在生流线型，有铲、镐、撬棍（刺），锯、刀的功能，在生产工艺上，采用上好淬火高碳钢，增加强度、抗磨损、产工艺上，采用上好淬火高碳钢，增加强度、抗磨损、抗腐蚀、耐高温抗腐蚀、耐高温3、如图所示为一款叉车，在驱动功率及其它零部件允许的情况下、如图所示为一款叉车，在驱动功率及其它零部件允许的情况下，为了提高它的承载能力，以下措施中不正确的是，为了提高它的承载能力，以下措施中不正确的是()A.加长货叉的长度加长货叉的长度B.增加货叉的厚度增加货叉的厚度C.增加前后车轮轴的距离增加
9、前后车轮轴的距离D.增加叉车尾部平衡块的质量增加叉车尾部平衡块的质量A本题考查影响结构强度的因素。承载能力是指货叉上能搬运的货物重量。整辆叉车以前轮为支点，货物重量与尾部平衡块重量相当于杠杆的动力与阻力。根据杠杆平衡原理，“加长货叉的长度”相当于加长动力臂，则货物重量需相应减少才能维持叉车平衡，因此A项符合题意；“增加货叉的厚度”提高了货叉的强度，使其不易变形，能承载更重的货物；“增加前后车轮轴的距离”相当于加长了阻力臂，“增加叉车尾部平衡块的质量”相当于增大了阻力，根据杠杆平衡原理，这两个措施均能提高叉车承载能力，因此B、C、D项均与题意不符。4、如图所示为一款机械手。在力如图所示为一款机械
10、手。在力F作用下，拉杆通过连作用下，拉杆通过连杆带动夹持手绕着销轴转动，将工件夹紧。连杆和夹持手杆带动夹持手绕着销轴转动，将工件夹紧。连杆和夹持手的主要受力形式是的主要受力形式是()A.连杆受拉、夹持手受弯曲连杆受拉、夹持手受弯曲B.连杆受压、夹持手受压连杆受压、夹持手受压C.连杆受压、夹持手受弯曲连杆受压、夹持手受弯曲D.连杆受弯曲、夹持手受弯曲连杆受弯曲、夹持手受弯曲C本题考查的是受力形式分析。对于夹持手来说，以中间的销轴本题考查的是受力形式分析。对于夹持手来说，以中间的销轴为支撑点，连杆和工件对它施加了同一方向的力，所以是受弯曲；为支撑点，连杆和工件对它施加了同一方向的力，所以是受弯曲；
11、对于连杆来说，两头的销轴所施加的力主要是向中间的，所以连杆对于连杆来说，两头的销轴所施加的力主要是向中间的，所以连杆是受压。是受压。【例【例1】(201610月浙江选考月浙江选考)如图所示为钢筋混凝土横梁的受力变如图所示为钢筋混凝土横梁的受力变形示意图。由于混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，为了合理形示意图。由于混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，为了合理利用钢筋，下列对横梁的分析正确的是利用钢筋，下列对横梁的分析正确的是()A.上部弯曲的程度比下部大，应在上部布置粗钢筋，下部布置细钢筋上部弯曲的程度比下部大，应在上部布置粗钢筋，下部布置细钢筋B.上下部都弯曲，应在上部和下部布置相同的钢筋上
12、下部都弯曲，应在上部和下部布置相同的钢筋C.上部受压上部受压,下部受拉下部受拉,应在上部布置细钢筋应在上部布置细钢筋,下部布置粗钢筋下部布置粗钢筋D.上部受拉上部受拉,下部受压下部受压,应在上部布置粗钢筋应在上部布置粗钢筋,下部布置细钢筋下部布置细钢筋答案答案C变式变式1(20174月绍兴一模月绍兴一模)如图是脚踏式垃圾桶内部杠杆示意图，如图是脚踏式垃圾桶内部杠杆示意图，脚踩在踏杆脚踩在踏杆A点通过中间的支点作用，使得点通过中间的支点作用，使得C点向上运动，从而使点向上运动，从而使连杆连杆BC打开垃圾桶盖。在打开垃圾桶盖时，下列对杆件主要受力打开垃圾桶盖。在打开垃圾桶盖时，下列对杆件主要受力形
13、式分析中正确的是形式分析中正确的是()A.踏杆踏杆AC受弯曲，连杆受弯曲，连杆BC受拉受拉B.踏杆踏杆AC受压，连杆受压，连杆BC受弯曲受弯曲C.踏杆踏杆AC受弯曲，连杆受弯曲，连杆BC受压受压D.踏杆踏杆AC受压，连杆受压，连杆BC受拉受拉答案答案C【例【例2】如图所示是一款创意三轮车葡萄酒瓶架。若要提高它的稳如图所示是一款创意三轮车葡萄酒瓶架。若要提高它的稳定性，有效的改进措施是定性，有效的改进措施是()A.增加瓶筐材料的直径增加瓶筐材料的直径B.缩短前后轮的距离缩短前后轮的距离C.增大两后轮的直径增大两后轮的直径D.增大两后轮的间距增大两后轮的间距答案答案D变式变式2(20174月衢丽湖
14、舟联考月衢丽湖舟联考)如图所示为我国传统木工工艺中的如图所示为我国传统木工工艺中的一种榫接结构。已知构件的横截面一种榫接结构。已知构件的横截面尺寸均为尺寸均为100 mm 100 mm，以下关于构件，以下关于构件2的结构的结构方案中合理的是方案中合理的是()答案答案B变式变式3(20174月浙江选考月浙江选考)如图所示是一种手动冲压机，如图所示是一种手动冲压机，扳动手柄，通过连杆带动压杆运动。下列关于该冲压机扳动手柄，通过连杆带动压杆运动。下列关于该冲压机的分析中，正确的是的分析中，正确的是()A.压杆只能上下移动，不能转动，压杆只能上下移动，不能转动，压杆与机座之间的连接属于刚连接压杆与机座
15、之间的连接属于刚连接B.冲压时连杆受压冲压时连杆受压C.冲压机重心的垂线偏离支撑面中冲压机重心的垂线偏离支撑面中心，提高了冲压时的稳定性心，提高了冲压时的稳定性D.手柄上施加力手柄上施加力F时，压杆向上运动时，压杆向上运动答案答案C变式变式5小刘家的长木凳凳脚与凳板间的连接处出现了松动，以下小刘家的长木凳凳脚与凳板间的连接处出现了松动，以下加固方法中，既美观又有效的是加固方法中，既美观又有效的是()解析解析本题考查简单结本题考查简单结构的设计。选项构的设计。选项A、D在在凳子侧面用铁钉固定木凳子侧面用铁钉固定木条的方法欠缺美观，而条的方法欠缺美观，而B、C相对较好；另外凳相对较好；另外凳脚与凳板间松动用一根脚与凳板间松动用一根铁钉加固强度不够，连铁钉加固强度不够，连接处容易转动，效果不接处容易转动，效果不好。选项好。选项C的榫接效果的榫接效果较好。较好。答案答案C
