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高二通用技术-技术与设计(2)(地质版)§1-1 初识结构


第一章 结构与设计
第一节 初识结构

主讲 涂唯一

一、常见结构的认识

1、了解结构的含义 2、从力学的角度理解结构的概念和一般分类 3、能结合简单的结构案例,分析结构如何受力的

一、结构实例的展示
1、什么是结构 ? 、
结构的概念: 结构的概念:结构是指事

物的各个组成部分之间的有序搭配 和排列。任何事物都存在结构,结构是多种多 样的。 2、结构如何分类 ? 结构的分类 :人体结构,植物结构,原子结构,语言结构, 建筑结构,经济结构等等。

自然界中物体的结构 人类创造物体的结构 社会领域中的结构

蜂巢 飞机

恐龙

人类的骨骼结构

人员结构、文章的结构

人类对自然界中结构的研究与应用 鸟与飞机 鹰眼与导弹跟踪系统

3、结构与力 结构与力 力学中的结构 结构是指可以承受一定力的物体形态,它可以 抵抗能引起自身形状和大小改变的力。 结构由构件组成 一个复杂的结构是有不同的部分(构件)组成 外力与内力 基本受力的形式: 基本受力的形式:
拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力、 拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力、支撑力等

魁北克大桥

蜂巢
蜂巢的结构精巧又美观 蜂巢由工蜂筑造 蜂巢的结构用材最少, 容积最大 蜂房是六角形的,0.073毫米的巢壁,蜂房微微 向内倾斜,排列成行,但彼此嵌合得天衣无缝,构成 一个整体,牢固无比。重40克的蜂房,却能容纳2000 克蜜蜂。

恐龙

恐龙的身体非常重,体积也很大。它 的中心在腰部,整个身体的上部就像一座 拱桥。

人类的骨骼结构
人体的骨骼起着支撑身体 的作用,是人体运动系统的一 部分。成人206块骨。骨与骨 之间一般用关节和韧带连接起 来。除6块听小骨属于感觉器 外、按部位可分为颅骨23块, 躯干骨51块,四肢骨126块。

飞机
空中客车A380(Airbus A380)是欧洲空中客车工业公司研制生产的四发 研制生产的四发550座双 空中客车 是欧洲空中客车工业公司研制生产的四发 座双 层超大型远程宽体客机,空中客车A380投产时也是全球载客量最大的客机,空中客 层超大型远程宽体客机,空中客车 投产时也是全球载客量最大的客机, 客机 投产时也是全球载客量最大的客机 首条A380定期航线正式启用。 定期航线正式启用。 车A380有「空中巨无霸」之称。2010年8月1日,中国首条 有 空中巨无霸」之称。 年 月 日 中国首条 定期航线正式启用

外力与内力 内力:当一个结构受到外力作用时, 内力:当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相
互作用就会发生改变,产生一种抵抗的力,这就是内力。 互作用就会发生改变,产生一种抵抗的力,这就是内力。

分析结构所承受的外力 1:教室的窗户 :
建筑物墙体的压力、风的作用力、窗户自身的重量等。 建筑物墙体的压力、风的作用力、窗户自身的重量等。

2:书桌 :
桌面书本等物体的压力、学生看书写字时对书桌的压力、 桌面书本等物体的压力、学生看书写字时对书桌的压力、 书桌自身的重量等。 书桌自身的重量等。

基本受力的形式( 基本受力的形式(1)
拉力 压力 剪切力 弯曲力 扭转力

基本受力的形式( 基本受力的形式(2)
拉力 压力 剪切力 弯曲力 扭转力 作用于物体, 作用于物体,使它产生弯曲的力 两个距离很近,大小相等,方向相反, 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力 挤压物体的力 物体所承受的拉拽力 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

二十世纪十大惨案 1、魁北克大桥,1907年 2、泰坦尼克客船,1912年 3、兴登堡气球,1937年。 4、“长尾鲨”号核潜艇,1963年。 5、维昂特坝,1963年。 6、DC-10飞机失事,1974年。 7、宾夕法尼亚反应堆事故,1979年。 8、堪萨斯城饭店倒塌,1981年。 9、博帕尔中毒事件,1984年。 10、切尔诺贝利核电站事故,1986年

加拿大魁北克大桥
世界著名大跨度悬臂桁架梁桥。 世界著名大跨度悬臂桁架梁桥。 位于加拿大魁北克,跨越圣劳伦斯河。 位于加拿大魁北克,跨越圣劳伦斯河。 建于1904~1918年。原为铁路桥,现 建于 ~ 年 原为铁路桥, 已改为公路、铁路两用桥。 已改为公路、铁路两用桥。桥的主跨 为 548.6米。连同锚固孔,桥的全长为 米 连同锚固孔, 853.6米,分跨为 米 分跨为152.4+548.6+152.4米, 米 其中悬挂孔长度为195.1米。 其中悬挂孔长度为 米 这座大桥本该是美国著名设计师 特奥多罗. 特奥多罗.库帕的一个真正有价值的不 朽杰作。库帕曾称他的设计是“最佳、 朽杰作。库帕曾称他的设计是“最佳、 最省的” 最省的”。 库帕自我陶醉于他的设计, 库帕自我陶醉于他的设计,而 忘乎所以地把大桥的长度由原来的500 忘乎所以地把大桥的长度由原来的500 米加到600 600米 米加到600米,以成为当时世界上最长 的桥。 的桥。

正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪彩时, 正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪彩时,人们忽然听 到一阵震耳欲聋的巨响--大桥的整个金属结构垮了:19000吨钢材和86名建桥 到一阵震耳欲聋的巨响--大桥的整个金属结构垮了:19000吨钢材和86名建桥 --大桥的整个金属结构垮了 吨钢材和86 工人落入水中,只有11人生还。 工人落入水中,只有11人生还。 11人生还 由于库帕的过份自信而忽略了对桥梁重量的精确计算,导致了一场悲剧。 由于库帕的过份自信而忽略了对桥梁重量的精确计算,导致了一场悲剧。

泰坦尼克号沉船惨案
泰坦尼克号是英国豪华 的定期客轮,有11层楼高、 相当于3个足球场长,是当 时海上最大、最豪华的巨轮。 船底有双层底,分成16个水 密舱,被认为是“永不会沉 没之船”。在1912年4月14 日 午夜,该船以41公里的时速 行驶在纽芬兰大浅滩南150 公里处。据认为船长没有考 虑到正在靠近的危险而船速 过快,船与46000吨重的巨 大浮冰相撞,导致5个水密 舱破裂而全船沉没,1513人 丧生。泰坦尼克船上有2224 人,救生艇只能容纳1178人。

兴登堡号飞艇惨案
该气球约300米长,是 当时升向天空的最大球体, 由德国人操纵,球内装有 30万立方米氢气。当气球 正在接近拴气球的柱子时, 突然发生了爆炸,气球顿 时变成一个巨大的火把。 令人难以置信的是,刚刚 乘这个气球邀游天空的97 名乘客中竟有61人死里逃 生。调查结果表明,氢气 球降落时,其中一个氢气 垫可能破裂,随后由电火 花或空中释放的电点燃了 从裂缝中漏出的氢气。 1937年5月6日,“兴登堡”号飞艇在一场灾难性事故中被大火焚毁。飞艇“兴登堡号”在靠近位于(美国) 新泽西州雷克赫斯特海军航空站的停机系留装置时发生了火灾,火苗起初出现在尾部附近,在不到37秒的时间内就 将该艇完全吞噬掉了。艇上的97人当中,有35人遇难。仅花32秒的时间就被烧毁,起火原因目前尚不清楚,不过人 们认为它是由发动机放出的静电或火花点燃了降落时放掉的氢气所致。直到事故发生为止,“兴登堡”飞艇已12次 安全地往返于大西洋两岸之间,共载客1002人次。虽然不是处女航,但是人们依然着迷于这艘壮观的银色飞艇。 1937年5月6日,它来到了新泽西州莱克赫斯特镇,准备降落,一群新闻摄影师及电台记者都在场,准备记录下 这个历史性的时刻。“兴登堡”号绝对是当时世界上最大,最先进,也是最豪华的,它所搭载的旅 客也都是成功 商人和社会名流。所有的旅客和飞艇高级军官都居住在飞艇的中部客舱中,其他的飞艇乘员则居住在飞艇的尾舱中。 旅客的卧室里配备了热自来水;豪华的吸烟室铺着坚实的防止火灾的梨木地板,高档的餐厅里铺着白的亚麻桌布的 餐桌上摆放着闪闪发光的玻璃器皿。在令人心旷神怡的眺望台里,透过巨大的观景窗,人们可以居高临下的欣赏 250米下波涛汹涌的大西洋。

长尾鲨号核潜艇惨案 4500万美元的美国“长尾 鲨”号核潜艇,长85米,排 水量3750吨,载有萨布罗克 反潜导弹,也是当时最大的 核弹。它作为美国同级核动 力攻击型潜艇中的第一艘, 于1960年7月9日下水。1963 年4月10日,它在距好望角 408公里处作下潜300米的潜 水试验时,神秘地沉入2300 米深的海底,夺走了艇上 129名船员的生命,造成潜 艇史上一次最大的悲剧。 事 故原因始终未查出,但有证 据表明系材料故障

维昂特坝惨案
1963年 横亘于 意大利维昂特河上 的混凝土拱坝,位 于两座陡峭的山坡 之间,高858英尺, 顶长625英尺。1963 年10月9日,贝卢诺 附近的一股水流自 维昂特大坝上100米 高处直泻而下,在 仅仅几秒钟内就淹 没了山谷内的5个村 庄,4000人丧生。

令人奇怪的是,翌日清晨,大坝与水库如常,安然无恙。 后来进行的调 查表明,由于连续4周的降雨,没过了大坝边上的山坡,将1.5亿吨的泥石自 山坡滑入长7公里、深300米的水库中,使等量的水从库中排出,这些水又席 卷了它在山谷中遇到的一切。而大坝的设计者都忽略了这一危险,没有制订 持续检查山坡状况及其加固的措施。

DC-10飞机失事惨案
1974年3月3日,土 耳其航空公司的一架美 制DC-10客机从法国首 都巴黎附近的奥利机 起飞。飞机载着335名 旅客、11名机组人员和 大量行李升入4000米高 空,飞往英国的伦敦。 8分钟之后,一声爆炸 毁灭了这个庞然大物及 全部机上人员,造成当 时最大的空难。调查表 明,飞机行李舱的舱门 设计有误。

宾夕法尼亚反应堆事故

1979年3月,宾夕法尼 亚州的哈里斯堡核反应堆 发生一起事故,由于迅速 及时地采取措施,完美地 排除了即将发生的一场。 这一事故使人们在核 安全系统方面进行了一些 修改,即不仅配备活性物 质,还要配备纯性物质, 确保安全。

堪萨斯城饭店倒塌
1978年冬, 美国霍华德市 中心大厅因大雪压顶而倒塌, 值得庆幸的是厅内空无一人。 然而,1981年7月17日堪萨斯 城饭店发生的一次类似事件却 没有那么幸运。 该饭店的玻璃大厅内聚集 着1500人,夜总会即将结束。 大厅上方的4层凉台上都站满 了人。突然间,一声巨响,凉 台的横梁倒塌,掉到了充满歌 乐声的大厅中,造成113人死 亡,200人受重伤。这一惨案 的结论是:空中通道和凉台的 构造设计有缺陷,从墙壁至立 柱间的空中距离过长。

博帕尔中毒事件
1980年,印度博帕尔化工厂 开始生产一些专治危害小麦害虫 的化学农药。1984年12月3日, 天还没亮,含有该厂生产的农药 成分的毒云笼罩了全城,当时市 民们仍在睡梦中。人们从朦胧中 被毒气熏醒,头重脚轻,四肢无 力,而且得不到任何帮助,约1 万人躺在了博帕尔市的大街上, 再也没有起来,另外10万人不同 程度地中毒。 后来该公司宣布造成这一事 故的原因时说,在甲烷储存罐中 错误地倒进了100公升水,水使 甲烷的温度升到摄氏200度。然 而,储存罐中的冷却系统和一旦 毒气外泄时所使用的中和系统均 未发生作用,于是,压力挤开了 储存罐的阀门,毒气飘散。

切尔诺贝利核电站事故
1986年4月26日凌晨,苏联基 辅以北130公里处的切尔诺贝利核 电站,4号反应堆发生猛烈爆炸, 熊熊烈火直升天际,反应堆内放射 性物质大量外泄。7天后大火才被 扑灭。150多天之后,已报废的4号 反应堆被埋在巨大的“石棺”下。 苏 联当局承认,“事故的原因显然是 主观问题,人为的错误”。 据认为,电站中石墨燃烧造成 了大火,使反应堆中产生的热量不 能散发,导致原子堆芯融化,酿成 了核能开发历史上最严重的一次悲 剧。

再见
2011.9.5.


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