二、结构与力

上面我们了解了各式各样的结构，这些结构都要承受力的作用，那么结构与力有什么关系呢？

例如，椅子是用于坐或承重的。椅子一般是由椅面、椅背、椅腿和横档构成。椅子必须要能够支撑起自身的重力和人的压力。人坐在椅子上时（图1-8），对椅子的椅腿施加压力，为使椅子在压力的作用下不发生几何形变的过分改变，常用的方法之一是在椅腿之间增加横档，以保持起稳固。椅背必须要能承受人体向后的压力，并保持结构基本不变。椅子的例子告诉我们，在结构设计时，首先应考虑结构必须能够承受功能所要求的外力。

◎构件

椅面、椅背、椅腿和横档是椅子的组成部分。任何结构都是由许多部件和零件所组成的，在工程中称这些部件和零件为构件（mwmver）。

讨论与分析

请同学们观察图1-9，并联系讨论题进行分析。

1．桥在承受外力时，它的形状有明显的变化吗?

2．从受力的角度比较椅子和桥的共同之处。

通过对椅子和桥梁等的调查，讨论和分析，应该发现这些结构都具有一定的形状，都需要承受外力的作用，在一定的范围内都具有抵御其形状和大小改变的能力。

结构是指可承受一定应力*的物体形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

*应力的概念请参见本章第二节中的“结构的强度”中的有关内容。

◎变形

亦称“形变”。在外力作用下，结构会发生几何形状的改变，构件的形状和大小也会改变，这些改变在工程上称为变形（deformation）。

当我们知道了结构与力的关系以后，还需要进一步了解作用在结构或构件上的各种力。

设计与实践

请同学们取出一张纸，折叠成条状。将纸条看成是组成结构的构件。通过下面的实验，了解作用在构件上的5种不同种类的力，即拉力，压力，扭曲力，弯曲力和剪切力。

1．用两手抓住纸条两端，如图1-10（a）箭头所示向外拉伸，观察拉力产生的变形。

2．用两手抓住纸条两端，如图1-10（b）箭头所示向内挤压，观察压力产生的变形。

3．用两手抓住纸条两端，如图1-10（c）箭头所示分别向不同的方向旋转，观察扭曲力产生的形变。

4．将纸条两端放在分开的两本书上，如图1-10（d）箭头所示，用手指在纸条上向下用力，观察弯曲力产生的变形。

5．用两手的食指和中指夹住纸条，并紧贴在一起，如图1-10（e）箭头所示两手分别向相反的方向平行用力，观察剪切力的产生的变形。

在日常生活中，我们所用到或见到的许多结构中的构件都需要能够承受相应的力，如：书包带要承受拉力，椅子的腿要承受压力，单杠的横杆要承受弯曲力（图1-11），螺丝刀需要承受扭曲力（图1-12），剪纸时纸条受到剪切力（与1-13）。