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1、第一章第一章 结构与设计结构与设计第一节第一节 认识结构认识结构结构无处不在结构无处不在蜂蜂 巢巢长城是我国古代劳动人民创造的伟大奇长城是我国古代劳动人民创造的伟大奇迹，是中国历史悠久的见证，西起嘉峪关东迹，是中国历史悠久的见证，西起嘉峪关东至山海关，屹立千年而不倒。长城是砖筑实至山海关，屹立千年而不倒。长城是砖筑实体结构。体结构。法国的埃菲尔铁塔是世界上第一座钢质框法国的埃菲尔铁塔是世界上第一座钢质框架结构的塔，他宽大的底座平稳坚实，架结构的塔，他宽大的底座平稳坚实，2层以层以上猛然收缩，给人俊俏挺拔的感觉。上猛然收缩，给人俊俏挺拔的感觉。结构的概念结构的概念结构是指物体的各结构是指物体的各
2、组成部分组成部分之间的之间的搭配和排列，并且这种搭配和排列决搭配和排列，并且这种搭配和排列决定了物体的性质和形态。定了物体的性质和形态。结构普遍存在于自然界的物体中，结构普遍存在于自然界的物体中，也普遍存在于人类创造的各种物体中。也普遍存在于人类创造的各种物体中。构件构件结构与力结构与力结构是指可承受一定结构是指可承受一定应力应力的物体形态，结构的物体形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。可以抵抗能引起形状和大小改变的力。应力应力是指构件单位横截面积所受的内力。是指构件单位横截面积所受的内力。作用在构件上的各种力作用在构件上的各种力拉力：物体所承受的拉拽力拉力：物体所承受的拉拽力压压力：
3、挤压物体的力力：挤压物体的力扭曲扭曲力：反方向向物体两端均匀施力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。力，使物体发生扭转形变的力。作用在构件上的各种力作用在构件上的各种力弯曲力：作用于物体使它产生弯曲的力弯曲力：作用于物体使它产生弯曲的力剪切力：两个距离很近，大小相等，方剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行的向相反，且作用于同一物体上的平行的力力分分类分分类结构的分类结构的分类实体结构：结构体本身是实心的结构实体结构：结构体本身是实心的结构框架结框架结构构：结构体由细长的构件组成的结构：结构体由细长的构件组成的结构壳体结壳体结构构：由曲面形板与边缘部
4、件组成的空间结构：由曲面形板与边缘部件组成的空间结构eg:墙壁、柱子、实心球墙壁、柱子、实心球eg:画框、建筑用的脚手架画框、建筑用的脚手架eg:头盔、鸡蛋、贝壳头盔、鸡蛋、贝壳埃埃菲菲尔尔铁铁塔塔中国国家大剧院中国国家大剧院帐篷帐篷三三峡峡大大坝坝灯泡灯泡锤锤子子脚手架脚手架栅栏栅栏埃及金字塔埃及金字塔三种结构的特点三种结构的特点实体结构的特点：实心结构，能承受较大的外力，实体结构的特点：实心结构，能承受较大的外力，外力分布在整个体积中。外力分布在整个体积中。框架结构的特点：支撑空间而不充满空间，能承受垂框架结构的特点：支撑空间而不充满空间，能承受垂直和水平荷载。直和水平荷载。实体结构的特点
5、：壳受冲击力时，外力由弧面整体分实体结构的特点：壳受冲击力时，外力由弧面整体分担承受，抵抗变形，外力作用在结构体的表面上。担承受，抵抗变形，外力作用在结构体的表面上。课堂练习课堂练习1.以下哪种结构是受自然界对结构设计形状的启发而产生以下哪种结构是受自然界对结构设计形状的启发而产生的（的（）A.电灯泡电灯泡 B.乒乓球乒乓球 C.飞机的机翼飞机的机翼 D.篮球架篮球架2.在举办运动会的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，在举办运动会的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生（会使杠体产生（）变形。）变形。A.拉伸拉伸 B.弯曲弯曲 C.压缩压缩 D.断裂断裂3.下列结构中属于框架结构的
6、是（下列结构中属于框架结构的是（）A.房屋的墙体房屋的墙体 B.教室的门窗教室的门窗 C.化工厂的储油罐化工厂的储油罐 D.煮饭用的高压锅煮饭用的高压锅C BB 课堂练习课堂练习4.自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等，都属于壳体自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等，都属于壳体结构。它们遵循着适者生存的法则，经过漫长岁月的演变，选择结构。它们遵循着适者生存的法则，经过漫长岁月的演变，选择了最合理的外形。它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的了最合理的外形。它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能。这一事实，给我们人类带来了发明创造的宝贵灵感卓越性能。这一事实，给我们人类带来了发明创造的宝贵灵感!问题：问题：为什么它们以较薄的外壳。获得了较大的承受外力的卓越为什么它们以较薄的外壳。获得了较大的承受外力的卓越性能性能?(用力学知识解释用力学知识解释)人们运用仿生学、制造了许多壳体结构的物品请举几例。人们运用仿生学、制造了许多壳体结构的物品请举几例。