结构的强度1

工程力学中的结构强度分析引言工程力学是研究物体在受力作用下的运动和变形规律的学科，而结构强度分析是工程力学的重要分支之一。

在工程实践中，结构强度分析是确保工程结构安全可靠的基础。

本文将分为三个部分，分别探讨结构强度分析的基本概念、常用方法以及实际应用。

一、结构强度分析的基本概念1.1 结构强度与材料力学性质结构强度是指结构在受到外部荷载作用下能够承受的最大应力或应变程度。

材料力学性质包括弹性模量、屈服强度、断裂强度等参数，这些参数对结构的强度具有重要影响。

1.2 结构强度的分类结构强度可分为静力强度和动力强度。

静力强度是指结构在静态荷载作用下的强度，动力强度则是指结构在动态荷载作用下的强度。

两者在分析方法和计算过程上有所不同。

1.3 结构强度分析的基本原理结构强度分析的基本原理是根据受力分析和力学平衡原理，通过计算结构内部应力和应变的分布情况，进而评估结构的强度。

常用的分析方法包括静力学方法、有限元方法等。

二、结构强度分析的常用方法2.1 静力学方法静力学方法是最基础也是最常用的结构强度分析方法之一。

它基于静力学平衡原理，通过受力分析和应力计算，确定结构的强度。

常见的静力学方法包括弯矩法、剪力法、轴力法等。

2.2 有限元方法有限元方法是一种数值计算方法，广泛应用于结构强度分析中。

它将结构离散为有限个小单元，通过求解各个单元的位移和应力，得到整个结构的应力分布情况。

有限元方法具有较高的精度和适应性，特别适用于复杂结构的分析。

2.3 疲劳强度分析疲劳强度分析是指结构在循环荷载作用下的强度评估。

它考虑了结构在长期使用过程中的疲劳损伤累积效应，通过疲劳寿命预测和应力分析，确定结构的疲劳强度。

三、结构强度分析的实际应用3.1 建筑结构强度分析建筑结构强度分析是工程力学中的重要应用领域之一。

通过对建筑物各个部分的强度进行分析，可以确保建筑物在自然灾害或人为因素下的安全性。

常见的建筑结构强度分析包括楼板、梁、柱等部分的强度评估。

材料力学分析结构的强度材料力学是研究材料在受力作用下的力学行为和性能的学科。

在工程领域中，材料的强度是一个非常重要的参数，它决定了结构在承受负荷时的稳定性和安全性。

本文将以材料力学分析结构的强度为题，探讨材料力学的基本原理以及强度分析的方法。

一、材料力学的基本原理材料力学研究材料在受力作用下的应变与应力之间的关系。

根据胡克定律，应变与应力之间的关系可以由以下公式表示：σ = Eε其中，σ代表应力，E代表弹性模量，ε代表应变。

根据该公式，当应力作用于材料时，材料产生相应的应变。

材料力学还研究材料的延展性、蠕变性和断裂性等力学性能。

延展性指的是材料在受力作用下能够发生塑性变形的能力，通常由延伸率来表示。

蠕变性指的是材料在较小的应力下随时间发生的永久性变形，它与长期荷载条件下的结构稳定性密切相关。

断裂性指的是材料在受力作用下发生破裂的能力。

二、强度分析的方法强度分析是通过对材料力学性能的研究，推导出材料在受力作用下的强度特性。

常见的强度分析方法主要有静力学分析和有限元分析。

静力学分析是基于静力学原理的强度分析方法。

它通过对结构受力平衡条件的分析，计算结构各个部分的受力情况，以确定结构的强度。

静力学分析方法适用于结构在静态负荷下的强度评估，例如房屋、桥梁等。

有限元分析是一种基于数值计算的强度分析方法。

它将结构划分为有限个网格单元，通过对每个单元进行强度计算，最后得到整体结构的强度。

有限元分析方法适用于复杂结构及非线性材料的强度分析，能够更准确地反映结构的强度特性。

除了静力学分析和有限元分析，还有其他一些特殊的强度分析方法，例如模拟试验和材料强度计算。

这些方法在实际工程中有着各自的应用场景，根据不同的需求选择适合的方法进行强度分析。

三、强度分析的应用强度分析在工程领域中有着广泛的应用。

它可以用于评估结构在设计负荷下的安全性，帮助工程师确定结构的合理设计参数。

强度分析还可以用于结构的优化设计，通过调整结构的几何形状和材料性能来提高结构的强度。

地质版高中技术与设计2(必修)教材第一章第三节教学设计【课题】结构的强度一、教材分析：本节教材包含三个内容：“怎样理解‘结实’”、“应力与强度”、“影响结构强度的因素”，通过三个技术试验，让学生理解结构的强度，分析影响它们的因素。

应力计算属于定量计算的内容，教师要注意引导学生在定性分析的基础上，进一步认识技术与设计中数据要求的重要性，不仅要让学生认识物体的结构特点，还要让学生注重其技术数据。

结构的强度是第一章的教学重点，也是难点。

通过本节的学习，应在对结构的功能及本质理解的基础上，通过技术试验，理解结构的强度，分析影响因素。

影响结构强度的因素也是本节的教学重点。

正确认识这些因素，对于学生正确地选择结构和材料，增加结构的强度是很重要的。

在研究结构的强度时，要从结构的形状、材料及连接方式三方面分析。

二、课标分析：本节内容来源于技术与设计2 第一章结构与设计，课标要求学生理解结构强度的基本概念，能通过技术试验分析影响结构强度的因素，并写出试验报告，由于技术与设计2 的教学要面向生活和生产的实际，因此在教学中要引导学生关注技术试验，理解技术设计中所蕴含的文化内涵，注重归纳技术设计的思想和方法，并将它们迁移到日常中灵活运用，要使学生善于总结具有典型性的技术问题的解决策略。

三、学情分析：通过对前两节内容的学习，学生对结构的概念、结构的受力及一般分类有了初步的认识，另外，学生在生活中对“结构是否结实”有一些感性认识，但没有上升到理论高度，因此，本节课利用一系列试验，让学生自主探究影响结构强度的因素，进而进一步理解结构的强度。

四、教学目标：知识与技能：1、理解应力和强度的概念，知道强度与应力之间的关系。

2、能通过简单的技术试验，掌握影响结构强度的主要因素。

3、能够运用影响结构强度的因素，分析结构的强度。

过程与方法：1、小组协作完成三个研究影响结构强度的因素的试验，讨论交流得出结论。

2、小组协作完成纸绳拉伸试验，并整理记录，完成试验报告。

一、复习并引入新课上节课我们学习了结构的一个重要就性质：结构的稳定性。

最主要从结构的影响因素入手了解了一个好的结构需要从各方面来考虑其稳定性，那么影响结构稳定性的因素有哪些呢？（提问，学生回答）我们学习知识并不需要死记硬背，而是要学会知识的灵活应用。

2008年雪灾中，南方很多城市的输电铁塔倒塌，同学们分析一下：铁塔倒塌的原因是什么？如果你是除雪工人，应该先从哪除雪为好？【答案】金属导线热胀冷缩，张力增大，更容易断裂；由于金属是热的良导体，南方天气湿润，雨雪更容易冷凝在铁塔上，使铁塔重量大增，重心上移，稳定性减少，更易倒塌。

应先除上层部分的雪。

所以我们要学会用所学的知识解决实际问题。

同学们知不知道，除雪工人在高空除雪时，身上都要系一根绳子以保证生命安全，你们说能不能用我手里的这根绳子，为什么？（展示一根细绳）。

答案是显而易见的，学生一般都会哄堂大笑，我进而引出本节课的内容，刚刚有些同学的说强度不够，那么到底什么是强度呢？影响强度的因素又有哪些？如何去验证一个结构的强度足够呢？强度与稳定有什么区别？阅读课本的P17-19，并快速地找到答案。

（学生看书5分钟）二、结构的强度：是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。

构件在外力的作用下会变形，同时其内部各质点之间的相互作用力发生了改变，产生一种抵抗外力的力，称为内力。

一般来说，外力越大，构件的内力随之越大，构件被破坏的危险就越大。

结构的强度就越低。

回到P5应力的知识。

在拔河比赛中，绳子被拉断了，说明绳子不具有抵抗两队拉力的能力；在“512”地震中，楼房被震倒，说明楼房不具有抵抗8级地震的能力。

完成P17的马上行动三、影响结构强度的主要因素（1）结构的形状（外形、横截面形状）如图：一个吊兰支撑架，分析AB杆的主要受力形式，结构存在的缺陷，如何改进？（叫学生分析，并上台画改进示意图）师：吊兰支撑架使用三角形支架结构，而不使用一根直杆挑起的结构；这是为了增加结构的强度。