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（河南版）《技术与设计2》课文内容

第一章 结构及其设计

2019年版本

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第二节　结构的稳定性与强度

学习目标

1．能够对简单结构的受力情况进行分析。

2．探究影响结构的稳定性与强度的因素。

在生活中我们有时会看到下列情形：朋友聚会，大家互相开玩笑笑得前仰后合时，有人因为过于激动结果连人带椅子一起翻仰在地上（图1．10a）；两个队正在进行拔河比赛，大家拉着的绳子突然断了，两队人一齐倒在了地上（图1．10b）。这些现象的发生都与物体所受的力有关。

a．翻仰在地        b．拔河

图1.10　生活中的情形

一、结构与力

做中学

如何从中间“断开”一块清洁海绵

【目的】

体验构件的五种不同受力形式。

【准备】

长方体清洁海绵（图1.11）、剪刀。

图1.11　清洁海绵

【步骤】

1．两手各握住清洁海绵一端，拉伸、压缩、弯曲、扭转清洁海绵。

2．观察其形变，画出清洁海绵四种受力后形变的草图。

3．用剪刀剪断一块清洁海绵，观察其剪切形变，并绘制草图。

【思考】

根据试验中清洁海绵的受力和形变形式，总结五种构件受力的基本形式。

在外力作用下，构件尺寸及形状会有不同程度的改变，这种改变称为变形。通过以上试验可以发现物体受力变形的形式是多样的。以常见的杆件构件为例，共有拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切五种基本变形形式。表1.1给出了这五种受力变形的特点及图例。

表1.1　杆件的五种受力变形及图例

（一）结构的拉压受力

拉伸或压缩是物体受力的常见现象。承受拉力的如电梯钢丝绳、电力传输线、起重机上的吊钩等，如图1.12a所示；承受压力的如建筑物中的立柱、墙壁以及桥墩等，如图1．12b所示。

a．承受拉力       b．承受压力

图1.12   物体受压示例

拉伸和压缩是由外力作用引起的，外力在力学中又叫作载荷。它可以分为两类：

（1）分散载荷。例如平屋顶上积着一层雪，那么整个屋顶都要受到雪的压力，这种载荷是连续不断地分布在屋顶整个面积上的。

（2）集中载荷。例如人站在楼板上，这时，楼板上的受力部分只限于人脚所站的地方。这种力集中于一块很小的面积上，在计算时我们通常假定集中载荷作用在一点上。

内力是指在外力作用下，引起构件内部各部分之间相互作用的力。在工程上我们把构件截面单位面积上的内力称为应力。应力的法定计量单位是帕斯卡（Pa），简称帕，1Pa=1N/m²。但在工程上我们习惯用兆帕（MPa）作为应力计量单位，1MPa=10⁶Pa。这样表1.1中杆件所受的应力就可以按下面的式子来计算：

σ=P/A

式中，σ为拉伸或压缩应力，单位为MPa；P为拉伸或压缩载荷，单位为N；A为拉伸或压缩所作用的截面面积，单位为mm²。