1.2 典型结构受力分析(1)——结构是怎样受力的
结构力学(全套课件131P) ppt课件
的两根链杆的杆轴可以平行、交叉，或延长线交于
一点。
当两个刚片是由有交汇点的虚铰相连时，两个刚
片绕该交点（瞬时中心，简称瞬心）作相对转动。
从微小运动角度考虑，虚铰的作用相当于在瞬时
中心的一个实铰的作用。
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20
规则二 （三刚片规则）： 三个刚片用不全在一条直线上的三个单铰（可以
是虚铰）两两相连，组成无多余约束的几何不变体 系。
两个平行链杆构成沿平行方向上的无穷远虚铰。
三个刚片由三个单铰两两相连，若三个铰都有交 点，容易由三个铰的位置得出体系几何组成的结论 。当三个单铰中有或者全部为无穷远虚铰时，可由 分析得出以下依据和结论：
１、当有一个无穷远虚铰时，若另两个铰心的连 线与该无穷远虚铰方向不平行，体系几何不变；若 平行，体系瞬变。
３、通过依次从外部拆除二元体或从内部（基础、 基本三角形）加二元体的方法，简化体系后再作分 析。
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第一部分 静定结构内力计算
静定结构的特性： １、几何组成特性 ２、静力特性 静定结构的内力计算依据静力平衡原理。
第三章 静定梁和静定刚架
§3-1 单 跨 静 定 梁
单跨静定梁的类型：简支梁、伸臂梁、悬臂梁 一、截面法求某一指定截面的内力
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１、单约束（见图２-2-2） 连接两个物体（刚片或点）的约束叫单约束。
１）单链杆（链杆）（上图） 一根单链杆或一个可动铰（一根支座链杆）具
有１个约束。 ２）单铰（下图）
一个单铰或一个固定铰支座（两个支座链杆） 具有两个约束。 ３）单刚结点
一个单刚结点或一个固定支座具有３个约束。
16
２、复约束 连接３个（含３个）以上物体的约束叫复约束。
三、对体系作几何组成分析的一般途径
1.2结构受力分析
5、梁的抗变形能力和材料有关，为防止混凝土梁 、梁的抗变形能力和材料有关， 裂变，通常将钢筋安排在梁受拉力一侧。 裂变，通常将钢筋安排在梁受拉力一侧。 6、梁的变形与荷载位置有关。荷载越靠近中央， 、梁的变形与荷载位置有关。荷载越靠近中央， 变形量越大。 变形量越大。
压力
压力 压力 能够将作用于拱上的荷载压力， 荷载压力 拱，能够将作用于拱上的荷载压力，传递到四周的 支撑上。 支撑上。 所以，拱结构既利于承载，又美观。 所以，拱结构既利于承载，又美观。一般应用于 较大跨度的情况下。 较大跨度的情况下。
后坡板 梁
前坡面
后墙
立柱
拱结构的应用： 拱结构即中间高四周低的弧形的曲面。这种 结构对承受荷载有利，荷载作用于拱上，圆拱再 把力传到其四周的支撑（梁）上。拱结构的屋面 比平板形的屋面在承受风载或雪载时要有利。跨 度较大的屋面，多采用拱结构。
棚室屋架结构示意图
构件
载荷
构件受力
构件变形
单杠受力分析过程 构件：杠体、立柱、 构件：杠体、立柱、拉杆 载荷：结构自重、 载荷：结构自重、人体质量 构件受力：压力、弯曲力、 构件受力：压力、弯曲力、拉力 构件变形：压缩变形、 构件变形：压缩变形、弯曲变形 拉伸变形
反，且作用于同一物体上的平行的力。 且作用于同一物体上的平行的力。
拧干衣服！ 拧干衣服！
扭转力：反方向向物体两端均匀施力， 扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物
体发生扭转形变的力。 体发生扭转形变的力。
【观察与思考】 观察与思考】
日常生活中， 日常生活中，我们所见到的许多结 构的构件都要承受相应的力， 构的构件都要承受相应的力，请说说书 包带、椅子腿、单杠横杆、螺丝刀、 包带、椅子腿、单杠横杆、螺丝刀、剪 刀剪的纸条各受什么力？ 刀剪的纸条各受什么力？
1.2_典型结构受力分析——结构是怎样受力的
（3）拉杆的作用 • 拉杆：辅助立柱抵抗弯曲变形趋势
2、棚室屋架结构分析
6 后墙 7 通道
5 立柱
1 草帘 3 后屋面 2 塑料棚膜 4 拱架（梁）
9 防渗膜固定槽 10 防渗膜
8 防寒沟 11 混凝土墙
1、荷载与立柱的受力
荷载:施加于机械或结构上的外力在力学中
关于外力的一些基本形式
• 构件所受的外力形式多样，基本形式 有弯曲力、拉力、压力、剪切力、扭 转力等。
• 在受外力作用时，构件会发生形状或 大小的改变，这种改变称为变形。
（1）钓鱼——
弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲变 形的力（与构件纵轴线相垂直） 例 子：使用弓、使用臂力器
（2）拔河——
拉力：物体所承受的拉拽力，产生拉伸变形 。
1、单杠受力和变形分析
杠体
立
柱
拉杆
看一段视频（观察单杠受力时的变形）
（1）杠体的受力与变形
• 运动员在杠体上做各种动作，如大 回环等，通过握杠体的手，对杠体 施加了外力，这些外力包括人体重 力、回转运动产生的离心力
杠体受到的Байду номын сангаас的方向
• 任意时刻，人对杠体的作用力，其方向， 都是从杠体指向人重心所处的瞬间位置。
体和人体）
• 认识到：结构中的某构件可能是其他构 件的荷载
• 当人体静挂或静骑在杠体上时
压力
• 当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时
弯矩作用 压力
• 可见：
• 同一荷载在静态、动态下， 结构承受的外力往往不同
• 问题：杠体和立柱的上端相连，人 的作用力通过杠体作用于立柱，立 柱产生弯曲变形趋势,如果要向前 发生弯曲，请问同学们，有什么方 法可以削弱或抵消这种弯曲呢？
典型案例分析-结构是怎样受力
力在结构的各个部分之间传递，确保力的平衡和稳定。
3 应力和应变
受力后，结构的材料会发生应力和应变，这需要根据材料的性质进行合理的设计。
典型案例一：桥梁结构
悬索桥
特点是主梁悬挂在主塔上，通 过悬索支撑。
拱桥
通过拱形结构均匀分配力，能 够承受大跨度的荷载。
梁桥
由梁和支撑结构组成，适合较 小跨度和荷载。
典型案例分析-结构是怎 样受力
在这个演示中，我们将探讨结构受力的基本原理，并通过典型的桥梁、建筑 和机械结构案例来展示这些原理。
引言
结构是指由不同部分组合而成的整体，它们通过相互作用和受力来保持稳定。 了解结构受力的基本原理对于设计和维护安全可靠的结构至关重要。
结构受力的基本原理
1 力的作用
结构受到来自外部和内部的力的作用，如重力、风力、荷载等。
3
滑轨结构
使用滑动轨道来达到精密控制和平滑运动。
结构受力的重要因素
1 荷载类型
不同类型的荷载会对结构产生不同的影响，如静载、动载和自重等。
2 材料特性
结构的材料特性如强度、刚度、脆性等会影响其受力性能。
3 环境因素
温度变化、湿度、风力等环境因素也会对结构的受力产生影响。
总结和展望
通过对典型案例的分析，我们了解了结构受力的基本原理和重要因建造更安全、可持续的结 构。
典型案例二：建筑结构
钢结构
使用高强度钢材建造的结 构，轻巧且能够承受巨大 的重量。
混凝土结构
由混凝土块、板或柱组成 的结构，具有优异的抗压 强度。
木结构
使用木材构建的结构，具 有良好的耐震性和环保性。
典型案例三：机械结构
1
齿轮传动
结构力学知识
（5） 结点：结构中杆件相互联结处称为结点 1）铰结点：特征--各杆可绕结点中心自由转动。 2）刚结点：特征--各杆端之间不能发生任何相对转
动，结构变形时各杆端切线之间夹角保持不变。 例：木屋架端结点的构造，其各杆端不能绕结点任意转 动，但由于联结不可能很严密、牢固，因而杆件之间有 发生相对微小转动的可能，所以简化为铰结点。
在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握杆件结构的计算原理和方法了解各类结构的受力性能习有关专业课程及进行结构设计和科学研究打好力学基础
课程的性质和任务：
本课程是土建专业的一门主要技术基础课， 本课程的任务是: 在学习理论力学和材料 力学等课程的基础上进一步掌握杆件结构的计 算原理和方法， 了解各类结构的受力性能， 为学 习有关专业课程及进行结构设计和科学研究打 好力学基础。 培养学生进行结构分析与计算方面的能力。
(4).按分布情况分
分布荷载： 面荷载 （KN/m2） 线荷载 （ KN/m）
集中荷载： 点荷载 （KN） (5)．其它 温度变化、支座移动、制造误差、砼收缩、 砼徐变等也会引起结构产生内力或位移，广义 地讲，这些因素也可视为静力荷载。
1.3结构的计算简图
(1) 计算简图——简化了的代替原结构的计算 图示。 (2) 简化原则——从实际出发，表现主要特 点，略去次要因素。
1.2 荷载分类 荷载——是作用在结构上的主动力。
(1) 按作用时间久暂分
恒载：长期作用在结构上的不变荷载。如：自重、土 压力等。 活载：暂时作用在结构上的，大小 或位置 可以改 变的 荷载 。如：列车、人群、风 、雪等。
(2)按位置是否变化分
固定荷载：如：恒载、某些活载，风、雪等。 移动荷载：如：列车、汽车、 吊车、人群等。
自动控制原理(Ⅰ型二阶系统的典型分析与综合设计)课程设计
指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学移通学院自动化系课程设计报告设计题目：Ⅰ型二阶系统的典型分析与综合设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：2010 年 12 月重庆邮电大学移通自动化系制重庆邮电大学移通学院《自动控制原理》课程设计（简明）任务书-供08级自动化专业、电气工程与自动化专业本科生用引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，它有别于毕业设计，更不同于课堂教学。
它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面的分析和综合。
一、设计题目：Ⅰ型二阶系统的典型分析与综合设计二、系统说明：该Ⅰ型系统物理模拟结构如下图：其中R0=100KΩ; C1=C2=10-5F；R2=1/2 R0R f为线性滑动电位器，可调范围为：10-1R0~ 104R0 ，设计过程中可忽略各种干扰，比如：运算放大器的零点漂移，环节间的负载效应，外界强力电力设备产生的电磁干扰等，均可忽略。
三、系统参量：系统输入信号：r（t）；系统输出信号：y（t）；四、设计指标：设定：输入为r（t）=a+bt（其中：a=5rad/secb=4rad/sec）在保证静态指标K v=5（e ss≤0.8）的前提下，要求动态期望指标：σp% ≤8.5% ；t s≤2sec五、基本要求：1. 建立系统数学模型——传递函数；2. 利用频率特性法分析和综合系统（学号为单号同学做）；3. 利用根轨迹法分析和综合系统（学号位双号同学做）;4. 完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验；5. 完成系统综合前后的计算机仿真（验证）实验;六、设计缴验：1. 课程设计计算说明书一份；2. 原系统组成结构原理图一张（自绘）；3. 系统分析，综合用BODE图（或根轨迹图）各一张；4. 系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）各一张；5. 计算机仿真程序框图一张；6. 计算机仿真程序清单一份（附仿真实验结果图）；7. 封面装帧成册；移通学院自动化系指导教师：汪纪峰2010-12-15目录引言 (2)一、系统概述 (7)1.1 设计目的 (7)1.2 系统的工作原理 (7)1.3 系统设计基本要求 (8)二、系统建模 (9)2.1 各环节建模 (9)2.1.1 比较器 (9)2.1.2 比例环节 (9)2.1.3 积分环节 (10)2.1.4 惯性环节 (11)2.1.5 反馈环节 (12)2.2 系统模型 (12)2.2.1 系统框图模型 (12)2.2.2 系统等价框图 (12)2.2.3 系统频域模型 (13)2.2.4 小结 (13)三、系统分析 (14)3.1 稳定性分析 (14)3.1.1 时域分析 (14)3.1.2 根轨迹映证 (14)3.1.2.1 绘制根轨迹 (15)3.2静态精度分析 (16)3.2.1Ⅰ型系统的典型分析 (16)3.2.1.1 跟踪能力 (16)3.2.1.2 ess计算 (16)3.2.2 根轨迹映证 (16)3.3 动态分析K 1 (17)3.3.1 作根轨迹 (18)3.3.2 指标分析 (19)四、系统综合 (20)4.1 校正方案的设计 (20)4.2 ts问题 (20)4.3τ的确定 (21)4.3.1 绘制校正后系统—τ参数根轨迹 (21)4.3.2 绘制τ参数根轨迹 (22)4.3.3 确定满足的σp%的ξ (24)4.3.4 做等ξ线 (24)4.4 确定τA (24)五、系统模拟 (25)5.1 原系统的物理模拟 (25)5.2校正后系统的物理模拟 (26)六、设计小结 (27)6.1心得体会 (27)6.2致谢 (28)七、参考文献 (29)《自动控制原理》课程设计第一章系统概述1.1设计目的主要是培养学生的统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和方法，对工程实际系统进行完整全面分析和综合。
四川通用技术教学标准及学业评价
一、知识性水平及标准1、了解：说出、知道、了解、认识、熟悉2、理解：说明、理解、解释、比较、权衡、找出、选择、识别、调查3、迁移应用：掌握、分析、归纳、概括、确定、判断、优化、改进二、技能性水平及标准1、模仿：模仿、尝试2、独立操作：会、能、学会、进行、完成、识读、绘制、画出、检测、安装、操作、运用、使用、选择1.1 架构：物体的主体框架与构造形式，一般称为架构。
（教材P4）结构：结构是指物体的各组成部分之间的他配合排列，确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。
结构的各组成部分，通常称为构件。
（教材P6，结构的涵义）结构是可承受一定力的架构形态，它可用来抵抗引起形态和大小改变的力。
简单地说，结构是为了承受力和抵抗形变，这便是结构的本质。
（教材P6，从力学的角度理解）结构的分类：1、从力学的架构与形态来分⑴实心结构⑵框架结构⑶壳体结构。
（教材P6）2、从结构的几何形态来分⑴缆索结构⑵桁架结构⑶空间桁架结构⑷球形空间桁架结构。
（教材P9）注：牚——读“撑”或“称”,在教材中应读作“称”桁——读“横”1.2 构件受外力作用发生形状或大小的改变称变形，拉力产生的变形称拉伸，压力产生的变形称压缩，杆件受与杆纵轴线垂直的外力作用产生的变形称弯曲，发生弯曲变形的构件称梁单杠：使杠体发生弯曲变形的外力称弯曲力，经杠体传到立柱上端将会对立柱产生弯矩M，使立柱产生弯曲变形的趋势，此时地基和拉杆对立柱的反作用力产生一个平衡的弯矩M’结构承受的负荷称荷载，荷载有恒载与活载之分，荷载不随时间变化而变化的叫永久性荷载，荷载随情况变化而变化的叫可变性荷载。
例如，房屋的屋顶与雪载、风载等结构在承受荷载时：因荷载分布不均匀、不对称而产生的力称扭力，如桥等；在结构的交接处承受的剪切力，如梯子的横梁与支柱、大坝因水深变化而要承受的剪切力关于粱：梁受力与形变的拉应力和压应力的表示是“+”和“-”，梁的中性面；梁受力时弯矩最大的截面上应力也最大，该截面称危险截面梁受力时：梁越长变形越大，梁的变形和它的剖面尺寸有关，梁抗变形的能力和材料有关，梁的变形和材料的弹性系数成反比，越靠近梁的中央变形量就越大关于拱：拱是一种曲线形结构，拱在竖向荷载作用下的水平反力方向是指向内的（称为推力），拱结构一般比梁结构经济，拱结构可以跨越较大的跨度，并且美观拱的结构形式有三种①三铰拱②两铰拱③无铰拱；常见拱多为圆弧拱、抛物线拱；拱的应用有拱门、拱桥、棚室顶盖等1.3 内力：是用来抵抗外力与形变，并力图使变形部分复原的力。
普通高中通用技术教材(地质出版社出版)
普通高中通用技术教材（地质出版社出版）编写特点介绍本套教材主编之一陈玲玲普通高中通用技术教科书（地质出版社出版）是在邓小平同志关于“教育要面向世界、面向未来、面向现代化”的教育思想和《中共中央国务院关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》精神的指导下，依据国家《基础教育课程改革纲要》（试行）和《普通高中技术课程标准》（实验）编写的。
这次经教育部专家组反复审核通过的教材包括必修模块《技术与设计1》、《技术与设计2》和选修模块《家政与生活技术》、《服装及其设计》及现代农业技术模块中的《农副产品的营销》共5本。
正如大家所了解的，编写这样的通用技术教材，在全国尚属首次，是一种新的尝试。
在编写中，我们力求使本套通用技术教材，体现新课程的理念，符合《普通高中通用技术课程标准》（以下简称《课标》）的目标要求，突出技术课程的特点，既面向广大农村学校，又适用于各类普通高中，有利于培养学生的创新精神和实践能力，全面提高技术素养。
基于上述认识，下面我把这次审查通过的5本高中通用技术教材的编写特点，向大家作一个综合介绍。
本套教材编写的主要特点如下：一．紧扣通用技术课程《课标》的要求，全面落实三维目标与过去传统高中教材完全不同的是，《课标》对教材必须实现的三维目标（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）作了十分明确的规定与要求。
因此，我们自始至终尽力将三维课程目标融合为一体，使它有目的，有计划地贯穿于整个通用技术课的教学过程之中。
这5本教材都注意了精选教学内容，优化编排体系，倡导师生互动，提倡合作学习，加强自主探究。
教材以技术设计、技术活动为主线，把知识学习与技术实践紧密联系起来，有利于三维目标的落实。
具体来说，全套教材落实三维目标的总的思路是：帮助学生拓展技术视野，形成正确的技术观，学会正确全面地认识、理解技术，能理性地运用技术知识，处理和解决各种技术问题，学会选择、使用、管理、评价技术，形成较强的创新精神、创新意识和技术实践能力，为迎接未来社会的挑战，提高生活质量，实现终身发展奠定基础。
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*立柱埋深一点 *用一个力从反方 向拉
思考：
运动员从单杠前侧向后侧运动，起削 弱和平衡作用的是哪些拉杆？ 拉杆4和6
小结： 1、介绍了几种常见的力及其 变形； 2、单杠结构分析； 3、单杠构件的受力与变形情 况分析。 4、理解结构的本质。
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。 常见的力与变形：
拉力所产生的 变形为拉伸
常见的力与变形
压力所产生的 变形为压缩
常见的力与变形
当杆件受到与 杆纵轴线相垂直的 外力作用时，杆件 产生的变形为弯曲， 发生弯曲变形的构 件，称为梁。 如：使用弓、 使用臂力器、撑杆 跳高
长凳要求既牢固又稳定，凳面在使用 时要求不能发生明显的变形。 设计时要求凳面有一定的厚度和宽度 跳板是悬臂梁受力变形，运动员在板 端起跳，跳板在压力的作用下，产生明显 的弯曲变形，促进运动员完成空中的动作。
结论：物体的结构是由物体的功 能和需要决定的。
一、单杠结构分析
1、单杠的结构
奥运小知识
奥运会男女体操单项比赛项 目分别是什么？ 男子单项：自由操、跳马、 吊环、双杠、单杠、鞍马 女子单项：自由操、跳马、 平衡木、高低杠
常见的力与变形
剪切力：两个距 离很近，大小相 等，方向相反， 且作用于同一物 体上的平行的力。
常见的力与变形
扭转力：反方 向向物体两端 均匀施力，使 物体发生扭转 形变的力。
问题思考：
长条板凳的凳面和跳板，同视为梁，然 而，在使用中，对前者不让它发生明显变形， 对后者却让它发生明显变形，这是基于什么 考虑而设计的？
常见的结构类型
从力学的架构和形态考虑， 结构一般分为三类： 实心结构 框架结构 壳体结构
第二节 典型结构案例分析
——结构是怎样受力的 (单杠的受力和变形分析 )
从力学角度出发，结构是可 承受一定应力的架构形态，结构 的本质是为了承受力和抵抗变形。 那结构一般会受到哪些力？受力 后又会引起哪些变形？
男子体操单项比赛项目
女子体操单项比赛项目
【视频】：邹凯单杠折桂
单杠的结构
把单杠看成结 构，构件有：杠体、 立柱、拉杆。杠体 是器械的主体；立 柱和拉杆，共同支 撑杠体并承受荷载。 单杠为什么要采用 这样的结构呢？
2、杠体的受力与变形
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，请问这种外力是什么力？在外力 作用下杠体会发生怎样的变形？ 由于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。
回ห้องสมุดไป่ตู้：
1、结构的含义、构件、架构 和结构的本质。 2、常见的结构类型有哪些？
结构、构件、架构和结构的本质
结构的含义：指物体的各组成部 分之间的搭配和排列，确定的搭配和 排列决定了物体的性质和形态。 结构的各组成部分，称为构件。 物体的主体框架与构造形式，一般称 为架构。 结构的本质是为了承受力和抵抗 变形。
思考：杠体弯曲变形的方向？
杠体弯曲变形 的方向是随人体回 转的所到的空间位 置变化而变化的， 即杠体总是朝着人 体所在的瞬间位置 的方向发生弯曲。
单杠侧面图
3、立柱、拉杆的受力与变形
立柱、拉杆的受力与变形 人体静挂或静骑 在杠体上时，两 根立柱的受力情 况？
杠体和人体重量 所产生的压力
立柱、拉杆的受力与变形