内容正文:
第一章 结构与设计
第一节常见结构的认识
任务一:感知丰富的结构
1、欣赏一些经典结构
思考:生活中还有哪些经典结构?比如开篇的筒车?大家见过吗?
2、结构
定义:指事物的各个组成部分之间有序搭配和排列。
举例:
自然界中的结构:蜂巢、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官
欣赏仿生学中的蜻蜓飞行器
推荐看看科幻电影《沙丘》扑翼飞行器。
请举例说明技术领域中的那些结构是受自然领域中的结构启发而设计的呢?
技术领域:石拱桥、跨海大桥、民居、摩天大楼、老马车、“复兴号”动车……
欣赏东奥会上的智能机器人
社会领域:人口结构、家庭结构、组织结构、城乡结构、区域结构
小结:世界上的任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物的存在形式
思考:从这个例子能获得什么?你知道那些结构由于存在问题而导致事故发生?
合理的结构是基础,卓越的结构是追求。设计师要有高度的责任感,严谨的科学态度等。类似《美国塔科马海峡吊桥坍塌》
案例分析:魁北克大桥的坍塌
任务二 认识结构的受力
技术探究:吊兰盆栽支撑架的受力探究
思考:横向支撑杆形变情况?受到什么样的力?
2.1、从力学角度分析,结构是指可承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
关键词:架构形态即存在形式
2.2 构件的受力形式
构件:一个复杂结构是由许多不同的部分组成的,这些部分通常称为构件。
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为了测量构件能承受的力,各个领域都有专门的设备,如用于测试构件抗拉、抗压等特性的抗压测试仪,用于测试和检测各种瓶盖开合的扭矩测试仪,用于测试螺钉扭力的螺钉扭断力测试机等
任务三 辨析结构的类型
看一个有趣的现象。思考为什么?能不能用你学过的力学知识解释这一现象呢?
一、壳体结构
定义:指的是层状结构,其几何特征是厚度比长度和宽度小的多。
受力特点:整个表面均匀受力
举例:头盔、飞机外壳、水杯
有趣现象及技术体验的解释:
鸡蛋能承受较大的压力,这是由鸡蛋壳这一壳体结构的力学特点决定的。鸡蛋壳本身是具有一定刚性的薄壳结构,外形圆滑均匀,当外力作用在蛋壳上时,外力会被传导到整个壳体表面,受力面积增大,壳体内部所受应力减小,因而能承受较大的外部压力,。
瓶盖的作用是使外力能较为均匀地分布在壳体表面,避免应力过于集中,导致局部应力过大面使蛋壳破裂。建筑及工业中广泛