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第二节 典型案例分析,课前五分钟提问1、什么是架构2、结构的定义，什么是构件？3、结构分为哪三种常见类型？4、实心，框架，壳体结构的特征和受力特点 5、依据几何形状结构还可以分为那四种？,一、单杠结构分析,杠体：是器械的主体；立柱、拉杆：共同支撑杠体并承受荷载。,阅读材料,构件受外力作用时，要发生形状或大小的改变，这种改变称为变形。第一节的实例中，吊车的吊绳承受的力是拉力，拉力所产生的形变为拉伸，组成材料的粒子被拉开；板凳腿承受的外力是压力，压力所产生的变形为压 缩，组成材料的粒子被推近。拉力和压力都是荷载作用的结果。,当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时，杆件 产生的弯曲，发生弯曲变形时的构件称为梁。当板凳很长时，櫈面可视为梁。此种櫈面在人的体重等外力的作用下，会发生弯曲变形。只是这种变形可能很小，肉眼不易看出来。而跳水的跳板发生的弯曲变形，却是非常明显。弯曲变形如图：,杆件基本变形,1、拉伸、压缩,2、弯曲,2、杠体的受力与变形,从力学角度出发，对结构理解为：结构是可承受一定力的架构形态，结构可以抵抗引起形态和大小变化的力。,单杠的受力和变形分析,小球对固定点的作用力的方向，从固定点指向小球球心所处的瞬间位置。,单摆实验示意图,运动员在杠体上转动，其侧视图与单摆类似：杠体相当于固定点，人相当于小球。所以，任意时刻，人对杠体的作用力方向都是指向人重心所处的瞬间位置。,思考题1：杠体的受力与变形如 何？杠体变形的方向,运动员在杠体上做动作，如回环等通过握杠体的手，对杠体施加了外力，包括人体质量和回转运动产生的离心力，使得杠体发生弯曲变形。这种外力称为弯曲力。 杠体弯曲变形的方向：杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向发生弯曲,当人体静挂在杠体上时，两根立柱只承受压力 当人体回转到单杠的一侧时，经过杠体传到立柱上端的外力将对立柱产生弯矩，使立柱产生弯曲变形趋势。固定于地基的垂直梁产生抵抗柱端的弯曲变形。同时拉杆将起到辅助立柱抵抗变形作用。,思考题2：立柱、拉杆是如何受力与变形的？,离心力,弯曲力,结论一： 杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向上发生弯曲。 任意时刻，人对杠体的作用力方向都是指向人体所处的瞬间位置。,弯矩M,弯矩M,前侧,后侧,弯矩M与弯矩M大小相等，方向相反，是一对平衡的弯矩，使单杠保持整体的稳定。,问题1： 课本13页，图1-19，运动员从单杠前侧向后侧运动，起削弱、平衡作用的是拉杆5 还是拉杆6？,拉杆6,问题2： T0时刻人在杠体的正上方，然后沿顺时针方向运动到杠体正下方。假设T0时刻刚好有一只小虫飞到人的身上，那么在小虫看来，人是不动的，而杠体是运动的，(例如地球绕太阳转，而人在地球上看来，是地球不动，太阳绕地球转)。请问，小虫看到杠体将怎样运动？如下图。,杠,人,人,人,T0时刻,T0时刻,解：在小虫看来，杠体开始在正下方，最后在正上方，而且运动过程中一直在左边。所以小虫看到杠体应是从正下方顺时针运动到正上方。,问题3： 知道t时刻人的位置，怎样确定同一时刻杠体的位置？,杠,人,人,T时刻人位置,1,2和1要平行,1代表T时刻人对杠体的作用力；2代表同一时刻杠体对人的作用力，它们是一对作用力和反作用力，方向一定要相反，所以1和2 一定要平行。,二、棚室屋架结构分析,棚室屋架结构是怎样受力的呢？,屋面（棚盖）由前坡面组成，棚膜（塑料薄膜）覆盖于前坡面上；屋面由梁承托，各梁分别由立柱和后墙支撑。,棚室荷载与立柱受力,承受的荷载主要分为恒载和活载。恒载包括屋面、梁的质量，属于不随时间变化而变化的永久性荷载。活载包括雪载、风载等，属于随情况变化而变化的可变性荷载。,立柱,P1,P2,永久性荷载和雪载,立柱基础,P,P,M,2.梁的受力,材料被挤压,材料被拉伸,梁的受力,如平衡木，桥等都是梁的一种类型。,拱结构的应用,拱结构十分美观，很多建筑物都采用了拱结构。,赵州桥,拱结构的概念：,中间高四周低呈弧形的曲面。,为什么要采用拱结构呢？,拱结构受力：,拱结构对承受荷载有利。荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。例如雪荷载。,小试验比较不同形状的纸板承受压力的大小,1、哪种情况下纸板的抗压能力最强？2、还有更好的方案吗？,列举几种结构承受不同外力的例子。？,本节小结,二、棚室屋架结构分析棚室荷载和立柱受力、梁的受力和拱结构的应用。,结语,丹麦学者尼尔斯斯坦森说得好：“我们所见的固然美好，我们明了的愈加美妙，我们尚未彻悟的更是不胜其美，美不可言。”,