技术与设计2期中考试题目及答案

通用技术示范课--结构与设计_习题课学案

结构与设计 （习题课）

【学习目标】

1．理解结构的概念、分类和受力形式，明确稳固结构的影响因素。

2．通过典型例题和案例的分析，提高分析、设计、优化、欣赏结构的能力。 3．树立联系生活解决实际问题的意识，提高对技术文化性的理解。 【课前延伸】 一、内容与标准 知识点1: 认识结构

【目标要求】了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。

结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。从力学角度来说结构是指可承受一定力的架构形态。 类型：实体、框架、壳体（从受力特点上分）。 知识点2：结构的受力

【目标要求】能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。 形式：拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力

内力：构件受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力。应力：构件的单位横截面积上所产生的内力，当应力达到某一极限值，结构会遭到破坏。 判断一个构件的强度，就要从应力来判断。σ=f/s 知识点3：分析结构

【目标要求】能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。 重心高低

结构的稳定性 支撑面的大小

结构形状

结构的形状 铰链接 结构的强度 构件的连接方式 使用的材料 刚链接

稳定性：结构在负载的作用下维持其原有的平衡状态的能力。 强度：结构所具有的抵抗外力破坏的能力。

结构的形状不仅有外部形状也有构件的内部横截面形状。

不同材料的链接方式和加工工艺，强度也不同。结构的局部或形状的改变能实现新的功能。 知识点4：设计结构

【目标要求】能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。

设计应考虑的主要因素：①使用对象的稳定性和强度要求；②公众和使用者的审美需要；③使用者的个性化需要；④设计对象的成本控制和一定使用寿命。

结构设计案例中包括：①设计项目，设计对象（一个什么设计结构）；②设计要求，满足使用者的需要；③设计分析，从稳定性和强度材料、连接方式等的角度分析；④设计准备，材料、工具设备等；⑤设计方案，结构的制作方案。 知识点5：欣赏结构

【目标要求】能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。

①使用功能 ②稳固功能 ③设计的创意和表现力 技术角度 ④材料使用 ⑤工艺的精湛程度 欣赏结构 ①文化寓意与传达 ②美学原则 文化角度 ③时代、民俗、习俗 ④个性特征 二、课前练习

1．下列关于结构概念的叙述，正确的是（ ） a物体的结构是由使用者的需要决定的 b一种物体只能有一种结构

c结构是指物体的各组成部分之间的搭配和排列 d物体的结构是指物体的大小和形状

2．以下哪种结构是受自然界对结构设计形状的启发而产生的？（ ） a电灯泡 b乒乓球 c飞机的机翼 d篮球架 3．下列选项中，属于框架结构的是（ ）

a房屋的墙体 b教室的门窗 c化工厂的储油罐 d煮饭用的高压锅

4．在举办运动会的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生（ ）变形。 a拉伸 b弯曲 c压缩 d断裂

5．岳阳楼建筑历经千年仍然保持稳固，成为建筑史上的奇观，下面选项中对其建筑稳固性不构成影响的是（ ）

a 结构的形状 b 结构的材料 c 结构的连接形式 d 当地适宜的气候条件

6．赵州桥的弧形平拱和敞肩小拱给人以巨身轻灵、跃跃欲飞的动感。这是从（ ）赏析结构设计作品的。 a实用功能上 b形式上 c技术的角度 d文化的角度 【典型题训练】

1．自行车的辐条一端穿在轴盘上，另一端拧在穿过轮圈的空心螺纹上。它受的力是（ ） a.拉力 b.压力 c.弯曲力 d.扭转力

2．晾晒衣服时，传统的做法是在两根柱子之间系上一根软绳，如图所示。在本结构中（ ）

a．绳子对右侧柱子能产生垂直下压水平右拉的效果 b．绳子拉得越紧，晾衣服时易断 c．绳子拉得越松，晾衣服时易断 d．以上说法都不正确

3．08奥运会主体育场 “鸟巢”结构的特点是（ ） a.外力分布在整个体积中 b.构件支撑空间而不充满空间 c.外力作用在“鸟巢”表面 d.符合古代建筑风格

4．有一个筷子，这个筷子的容许应力为50n/cm2，此处截面积为4cm2，如果外界给它一个外力，使它产生180n的内力，筷子会不会断，为什么？

5．在日常生活中，你所见到的（ ）是不属于利用不稳定的结构实现某些功能的 a游乐设施的跷跷板功能结构 b房间门口的活页功能结构 c学校运动场的篮球架结构 d圆珠笔的笔嘴结构

a b c d

7．任何构件在设计和使用过程中都要考虑构成材料的各种属性，下图中上部钢筋混凝土构件使用最优的是（ ）

8．在结构的材料与连接中我们平常看到的自行车辐条与钢圈之间的连接是属于（ ） a焊接 b铆接 c刚连接 d铰链接

9．钻石有令人难以置信的强度，就是因为它的分子结构为四面体，每个四面体都有四个角、四个面和六条边，每一个面都是一个三角形，说明钻石的强度与（ ）有关。 a结构的形状 b使用的材料 c构件之间的连接方式 d稳定性

10．超市里冷冻食品的塑料包装盒通常选用白色的，并在盒子的底部压制出一些几何图案的凹凸槽，这主要是为了（ ）

a．减少食品与包装盒的接触面积 b．保持温度不变、缓冲震 c．减少热量吸收、增加抗形变能力 d．减轻包装质量、缓冲震动

11．某班同学在教室里布置了一些花草，他们把直杆ab的一端固定在墙上将吊兰挂起来，如右图所示。 （1）结构受力的基本形式有压力、拉力、弯曲力和剪切力等。请说出ab杆的主要受力形式。 （2）简述这个结构存在的缺陷。

（3）在不改变杆的固定点a和悬挂点b的前提下，简述你对这个结构提出的改进方法？并在原图上标注改进方案。

12．范仲淹的“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”使岳阳楼闻名天下。它是一座三层的纯木结构建筑，斗拱、飞檐的结构复杂，工艺精美，令人惊叹。斗拱使屋面凹曲，飞檐使沉重的建筑增添了轻快欲飞的美感，体现了高贵华美的风韵，丰富了中国古代建筑文化。可以从哪两个角度来欣赏评价经典结构（ ） ①技术 ②工艺 ③民俗 ④文化

a. ①② b．③④ c．①④ d．②③ 【巩固检测】

1．汽车的传动轴受到主要的作用力是（ ） a.拉力 b.压力 c.弯曲力 d.扭转力 2．可以用受力结构的稳定性来解释的事实是（ ）

a鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力 b 广告牌被台风吹倒 c 耳机与电脑主机的插口接触不良，听不到音乐 d 拔河的绳子断裂 3．走钢丝的人手上拿着一条长棒的目的是（ ） a.美观 b.降低重心 c.调节重心 d.支撑

4．我们常用的a形梯不采用铅合金片，而采用长方形截面的构件，这说明（ ）影响结构强度 a材料 b形状 c构件 d连接方式

5．分别在一根竹杆和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同质量的重物，竹杆比脆性塑料杆能挂更多重物而不会断裂，说明了（ ）影响结构的强度。

a.材料 b.结构的形状 c.构件横截面形状 d.构件的连接方式

6．好多药瓶的瓶盖侧面都设计有密集的竖条纹，其目的是 ，有的矿泉水瓶子有若干凸起的横向纹路，它的作用是 。

7．小明的铝合金书架断裂了，他最好采用那种连接方式进行修补（ ） a.焊接 b.榫接 c.胶接 d.铆接

8． f1（世界一级方程式）赛车比赛是一项“极速运动”。比赛时，赛车要想跑出很高的速度，必须保持运动过程中的稳定性，那么赛车应怎样进行设计（ ）

a.流线型外型，底盘高，很重 b.流线型外型，底盘低，很轻

c.弧线型外型，底盘低，有一定自重 d.流线型外型，底盘低，有一定自重

9．易碎产品在包装时需要一些特殊的设计方法以防止产品摔碎，这种包装应该侧重于（ ） a.稳定性 b.强度 c.美观 d.安全

一、单选题（每题2.5分，共40分）

1、下列事物的结构是受自然界事物的结构启发而产生的是（ B ）。 A、篮球 B、国家体育场（鸟巢）C、足球 D、铅球

2、在2008年北京奥运会比赛场馆的建设过程中结构的稳定性至关重要，下面不是响结 构稳定性的因素是：（ D ） A、建筑物重心位置的高低 B、建筑物的结构形状

C、建筑物与地面支撑面积的大小 D、建筑物的颜色

3．在体操比赛的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生（B ）变形。 A、拉伸 B、弯曲 C、压缩 D、断裂

4、钢筋混凝土梁中比无钢筋的水泥梁的（ A ）强度更强。 A、抗弯 B、 抗压 C、抗拉 D、抗剪

5、建造“水立方”选用钢材而不选用木材主要是考虑（ C） A、美观 B、实用 C、 结构的强度 D、成本 6．我们所用的板凳属于（B ）结构。

A、实心结构 B、框架结构 C、空心结构 D、壳体结构

7、分别在一根竹杆和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同质量的重物，竹杆比脆性

塑料杆能挂更多重物而不会断裂，说明了（ A ）影响结构的强度。 A、材料 B、结构的形状 C、构件横截面形状 D、构件的连接方式 8.分析下列物体的结构类型，判断哪个不属于壳体结构（ D ） A、西瓜 B、圆形陶瓷饰品 C、贝类 D、金字塔

9.我们常用的A形梯不采用铅合金片，而是采用长方形截面的构件，这说明以下哪能个因素影响着结构的强度？ （ B ）

A、材料 B、形状 C 、构件 D、连接方式

10、王燕要使客厅的茶几更具有欣赏价值，那么她应该侧重改变茶几的（ B ）。 A、功能 B、造型 C、安全 D、强度

11、家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为了（ B ）。

A、增加风扇的强度 B、增加电风扇的稳定性 C、安装电线的需要 D、更加美观 12、在日常生活中，你所见到的以下哪一个结构是不属于利用不稳定的结构实现某些功能的。( C )

A、游乐设施的跷跷板功能结构； B、房间门口的活页功能结构； C、学校运动场的篮球架结构； D、圆珠笔的笔嘴结构。 13、分析下列物体的结构类型，判断哪一个属于实体结构。（ C ） A、电灯泡；B、乒乓球；C、橡皮檫； D、篮球架。 14、可以用受力结构的稳定性来解释的事实是( B ) A 、拔河的绳子断裂 B、 广告牌被台风吹倒 C、 鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力 D、 耳机与电脑主机的插口接触不良，听不到音乐

15、狩猎者从灌木丛走过，裤子沾满了令人讨厌的苍耳子。仔细观察苍耳子，它的表面布

满了许多小刺，每根刺上都有细细的倒钩，碰到纤维的衣物，便粘在上面。瑞士的乔尔吉?朵青斯经过8年的研究，根据苍耳子的结构发明了（ B ） A、拉链 B、尼龙搭扣 C、鱼钩 D、飞机

16、日常生活中，使用螺丝刀时，螺丝刀需要承受什么力（ B ） A、拉力 B、压力 C、弯曲力 D、扭曲力

17、如果一个构件在5 的横截面积上，受到外力的作用，产生了20N的内力，那么该构件的应力是（ C ）

A、25Pa B、15Pa C、4Pa D、100Pa

18、下列哪种物体利用了重心位置低来保持稳定（ C ）。 A、三脚架 B、A字形梯 C、不倒翁 D、大坝 19、下列结构是受自然界事物结构启发而产生的（ C ） A、口杯 B、衣服 C、飞机 D、手表

20、赏析结构设计作品，可从技术角度和文化角度进行，下面不属于技术角度的是（ D ） A、结构的稳固耐用 B、材料的使用 C、工艺的精湛程度 D、公众认可的美学原则 二、连线题

将下面受力形式与其相对应的含义用线条连接起来：（本大题共10分） 拉力 作用于物体，使它产生弯曲的力

压力 两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一个物体上的平行力 剪切力 挤压物体的力 扭转力 物体所承受的拉拽力

弯曲力 反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力 三、简答题简述/分析题（每题10分，本大题共40分） 1.结构的基本类型有那些？对每种类型举出一个例子。

（略）

2、有的矿泉水瓶上有若干凸起的横向纹路，它的作用是什么？ （从增加瓶子的强度和增大手与瓶子的摩擦力两方面答）

3、观察分体式空调器压缩机在户外墙上的固定，它是通过什么方法加强牢固程度的？能否只用壁挂式方法固定？为什么？

（分体式空调的外机由于自身重力比较大，在户外多采用铁支架支撑。如果采用壁挂式，打入墙体的膨胀螺钉的强度和墙体的强度不足以承受它的重力，最后将出现断裂以至于脱落） 4、自行车是我们生活中常见的结构，请根据你所学有关结构的知识回答以下问题: (1) 自行车的结构设计除了考虑稳定性外， 还主要考虑什么因素？它跟什么因素有关？ (2) 自行车的车架为什么采用三角形结构？

(3) 自行车的车架部分采用了空心钢管材料，请说明使用这种材料的两种优点。 答案：

（1）强度，它与结构的形状、使用的材料和构件的连接方式有关。 （2）三角形结构有比较好的稳定性、强度。 （3）一是减轻车的自重，二是节省材料，降低成本

通用技术《 2-5 通用技术《技术与设计 2》模块测试题一 选择题 1、竹、木混合材质的躺椅，其结构类型为 c A.实体结构 B.壳体结构 C.框架结构 D.拱形结构 2, 我国的古塔一般为砖木结构，其结构稳定性不是由下列因素决定的 A.塔基的面积 B.建造塔所用材料 D.塔周围风的大小 C.塔身的高度 3.在自行车家族中有性能各异的不同车型。 如装有辅助小轮的童车、 双梁载重车、 弯梁女式车、双坐双脚蹬的双人车等，这些特殊功能的实现，是因为设计者改变 了（ ）。 C.车的结构 D.车的大小 A. 车的自重 B.车的材料 4, 我们在拧开矿泉水瓶瓶盖的时候，瓶盖的主要受力形式有 1 2 3 4 ○受拉 ○受压 ○受剪切 ○受扭转 1 2 2 3 2 4 1 3 A. ○○ B. ○○ C. ○○ D. ○○ 5. 分析下列物体的结构类型，判断哪个属于实体结构。（ ） A.电灯泡 B.乒乓球 C.橡皮檫 D.篮球 6、公共汽车门口写有“前门上后门下”的字样，其道理是（ ） A、提醒乘客注意安全 B、为了提高速度 C、减轻负载 D、请乘客遵守流程 7、下面不属于流程设计应考虑的基本因素是（ ）。 A、材料 B、资金 C、设备 D、外观 8、下列图表中，不是流程图的是（ ）。 A．列车运行时刻表 B、学校课程表 C、产品加工工

序表 D、零件的三视图 9、以下流程安排，合理的是（ ）。 A．买票——上车——检票——候车 B．青霉素皮试一一观察 20 分钟——无过敏反应——注射青霉素 C．冷藏螺钉一一取出螺钉并快速送装配车间――隔天装配 D．购买电器元件——调试——焊接底座——做灯罩——组装台灯 10、同样炒一种菜，若在出锅前放碘盐，碘的食用率可达 62.3%，炸锅时放碘盐， 碘的食用率仅为 18.7%，这个事例说明科学合理的流程对生活有什么意义？ （ ） Ｄ、使生活更为安全Ａ、提高工作效率 Ｂ、提高生活质量 Ｃ、减少生活中的盲从 11．台灯是一个系统．它由灯泡、支撑架、灯罩、开关、底座等五个部分组成。 其中灯泡不能被称为系统的( ) A．环节 B．子系统 Ｃ．部分 D．要素 12．尽管太原市道路建设年年有大的投入，但是，道路交通还是越来越拥挤了。 市政府对整个交通系统进行分析后，决定建设地铁．并且已经于 2009 年获得批 准下列说法正确的是 ( ) A．有了地铁就能对交通系统实现优化 B．因为地铁速度快。才实现对交通系统的优化 C．因为地铁在地下运行，才实现对交通系统的优化用心 爱心 专心 1 D．必须与其他交通工具及基础设施配套，才能实现优化 13．每个系统都由两个或两个以上的要素构成，而每个要素之问都有相关性。下 列对系统相关性的理解．正确的是( ) A．各要素在系统的地位平等 B．各要素在系统的作系统的 作用相同 C．各要素对系统整体功能的影响相似 D．各要素对系统的作用不同， 但相互影响 14． 阿基米德式螺旋抽水机是古希腊科学家阿基米德在公元前 3 世纪为了将水从 大船的船舱中排出而发明的。这个系统属于( ) A．自然系统和人造系统 B．实体系统和抽象系统 C．自然系统和社会系统 D．人造系统和实体系统 15．系统论的创立者是( ) A．美国科学家维纳 B．美国数学家申农 Ｃ．美籍生物学家贝塔朗菲 D．美籍数学家冯-诺依曼 16．控制系统中属于自动控制系统的是 （ ） A、按钮开关控制 B 、普通自来水龙头 C、花房恒温度控制 D 、汽车驾驶 17．电冰箱工作时温度设定在一定的范围值，当箱内温度变化超过设定的范围值 时，热敏电阻的阻值也相应地变化，通过热敏电阻的变化电流经过三极管放大器 的放大，带动继电器，控制压缩的启动，实现电冰箱的温度控制。温度的变化量 是： （ ） A 、输入量 B、输出量 C、控制量 D、给定量 18．下列属于闭环系统的是 （ ） A 、电冰箱温度控制 B 、交通路口红绿灯控制系统 C 、楼道灯的声音控制系统 D 、电风扇机械定时开关控制系统 19．关于控制，下列说法不正确的是 （ ） A、能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控 制作用的系统，称为闭环控制系统 B、手动控制系统与自动控制系统最大的区别在于控制的过程中需不需要人的直 接干预 C、在控制过程中，所有能引起被控量量值变化的各种因素都可以称为干扰 D、闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量的偏差 20. 小明用微波炉热菜汤，设定加热时间为 3 分钟。按加热按钮 3 分钟后，微波 炉停止加热。这种微波炉的加热控制系统为（ A．开环手动控制系统 ） B．开环自动控制系统 C．闭环手动控制系统 D．闭环自动控制系统 二、简答题： 21、曾因车祸被断言为“植物人”的山西忻州一中学生胡宸玮在近两年康复锻炼 中，靠顽强毅力，用一台旧自行车和两个旧发电机，发明出一台新型经济实用环 保蓄能强制健身康复车。健身时将人体的体能转化为电能，用于日常照明，达到 “强制”健身与节能的目的。目前，该发明已申请国家专利。设计采用了先进的 电机动力输入轴弧形移动技术，确保了因废旧自行车车轮不标准的有效摩擦，可 适用于 24、26、28 三种型号自行车的配套使用，通过室内的骑车有氧运动达到 健身康复的效果。通过发电，提高锻炼者的兴趣，在诱导锻炼，促进康复方面，用心 爱心 专心 2 有约束强制锻炼的作用。蓄能强制康复车在运动中，自行车的后轮带动两发电机 的动力输入轴一起转动，进而驱动发电机发电，并经由电瓶存储逆变输出 220V 交流电，额定输出功率为 80W 左右。如果边蹬边用电的话，可保证给额定功率 在 80W 以下的电视机等小家用电器的供电。 画出从骑自行车到看电视机这一过程的方框图。 22、炒菜时，有下列步骤，切菜，洗菜，放加碘盐，开油烟机，关油烟机，开煤 气灶，关煤气灶，放锅，放油，根据需要放花椒葱姜蒜等调料，放菜，翻炒。

请 根据你的生活经验，用适当的方式画出流程图。（5 分） 23、学校的自行车棚一般采用拱形塑料棚，蔬菜大棚一般也采用拱形，请分析这 种结构的特点。(5 分) 24、进行家居装修时，对家用电路的设计提出了几点要求，请将这些要求和各自 体现的系统基本特性连接起来。 三、分析评价题 25，学校新修了一个游泳池，要设计一个自动控制的注水系统，在游泳池注水控制系统中，如果进水管单位时间水流量一定，那么游泳池水位的高低与进水的时间是一一对应的，可以通过设定注水 时间，使水位达到希望的标准，但有时水流量会受到水压的影响，我们可以在水池中增加一个监测装置，以保证 游泳池的水位能够达到标准，请用你所学过的知识分别设计一个开环控制系统和一个闭 环控制系统（用方框图表示），并分别说明他们的控制过程 用心 爱心 专心 3 26，A、B、C 三张桌子，哪张稳定性最好？为什么？请用斜线画出支撑面的大小 三张桌子，哪张稳定性最好？为什么？ A (5 分) 27，杨洋考上了重点高中，父母非常高兴，为了保证杨洋上学方便,学习成绩优 秀,购买了“黑马牌”自行车.没想到这辆名牌自行车给杨洋带来了许多烦脑，骑旧 自行车的同学可以方便的放在广场，而杨洋每次都要存放在存车房。长期这样， 还影响了杨洋的学习成绩。试用系统基本性质分析这一现象。 28、当家用压力锅的使用中，加上重锤，并开始排气以后，锅内气体压力形成闭环 控制。将控制框图补充完整。控制量 比较器 给定量 （重锤重力） 控制器 （ ） （ 执行器 ） （出汽量） 被控对象 （ ） 被控量 （） 检测装置 （ ） 四、设计应用题（20 分） 29,小星的妈妈某天早上要办的事有：到信用社交电费，到缝纫店补衣服，到菜 场买菜等，她完成这些事的流程是：到信用社查电费余额 （15 分钟） 到信用社存电费 （15 分钟） 到缝纫店补衣服 （60 分钟）用心 爱心 到农行取钱（钱存在农行里） （15 分钟） 买菜回家 （30 分钟）专心 4 小明妈妈完成这些事总共用了 135 分钟，试分析她这种办事的流程是否合理，如 果存在不合理的地方，请对它进行优化，并写出优化后的流程。(8 分) 30，现有材料为，13 根筷子，13 个小皮筋圈，请你扎一个支架，把一个煮熟的 鸡蛋架起来，筷子不允许折断。(1)如果要求夹得越高越好，你怎么扎结这个架 子，(2)如果要求越稳定越好，你怎么设计，(3)如果要求越节省材料越好,怎么 设计.请你画出 2 种情况下的草图， 并加适当文字以说明这样做的理由。 （12 分） 2-5 通用技术《技术与设计 2》模块测试题参考答案 参考答案 一、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 题号 答案 C 11 A d 12 D C 13 D C 14 D C 15 C D 16 C D 17 C 8 D 18 A 9 B 19 C 10 B 20 B 二简答题 21、运动—发电—充电—蓄电—逆变—用电 22.油烟机要先开，最 后关，加碘盐要在出锅之前放入。23、拱形的顶棚能承受更大的压力，拱形结构 可以使压力向各个方向传递，使承受力减弱。24 略三、分析评价题 25 开环控制： 参看课本自行车支撑面画法。 26 略，参看课本自行车支撑面画法。 27、答题思路从系统的相关性考虑，学生的学习与多个因素有关，过分注重某个 因素，反而对其他因素有影响。 28 给定量（重锤重力），控制器（重锤），执行器（出汽孔），被控对象（压力锅），被控量（锅内压 力），控制量（出汽量），给定量（重锤重力），检测装置（重锤） 四、设计应用题（20 分） 用心 爱心 专心 5 29、小明妈妈应该先把衣服放到衣服店修补，马上到农行取钱，然后去查电费余 额和预存电费，因为查电费余额和预存电费可在同一时段进行，最后去买菜。 优化后的流程图： 到缝纫店修补衣服 （60 分钟） 到农行取钱 到信用社查电费余额、存电费 买菜 （流程的优化主要看环节是否可简化，时序是否可以并行。） 30 分钟） （15 分钟） （15 分钟） （ 30 从结构的稳定性要素考虑，解释合理得分，图略。 用心 爱心 专心 6

通用技术《技术与设计2》模块测试题

2013-06-06 20:30:47| 分类： 通用技术 | 标签：通用技术 |字号大中小 订阅

一、选择题

1、竹、木混合材质的躺椅，其结构类型为（ ）

A.实体结构 B.壳体结构 C.框架结构 D.拱形结构

2, 我国的古塔一般为砖木结构，其结构稳定性不是由下列因素决定的（ ）

A.塔基的面积 B.建造塔所用材料 C.塔身的高度 D.塔周围风的大小

3.在自行车家族中有性能各异的不同车型。如装有辅助小轮的童车、双梁载重车、弯梁女式

车、双坐双脚蹬的双人车等，这些特殊功能的实现，是因为设计者改变了（ ）。

A. 车的自重 B.车的材料 C.车的结构 D.车的大小 4, 我们在拧开矿泉水瓶瓶盖的时候，瓶盖的主要受力形式有（ ）

1受拉 2受压 3受剪切 4受扭转

A. 12 B. 23 C. 24 D. 13

5. 分析下列物体的结构类型，判断哪个属于实体结构。（ ）

A.电灯泡 B.乒乓球 C.橡皮檫 D.篮球

6、公共汽车门口写有“前门上后门下”的字样，其道理是（ ） A、提醒乘客注意安全 B、为了提高速度 C、减轻负载 D、请乘客遵守流程

7、下面不属于流程设计应考虑的基本因素是（ ）。 A、材料 B、资金 C、设备 D、外观

8、下列图表中，不是流程图的是（ ）。

A．列车运行时刻表 B、学校课程表 C、产品加工工序表 D、零件的三视图

9、以下流程安排，合理的是（ ）。

A．买票——上车——检票——候车

B．青霉素皮试一一观察20分钟——无过敏反应——注射青霉素 C．冷藏螺钉一一取出螺钉并快速送装配车间――隔天装配 D．购买电器元件——调试——焊接底座——做灯罩——组装台灯

10、同样炒一种菜，若在出锅前放碘盐，碘的食用率可达62.3%，炸锅时放碘盐，碘的食用

率仅为18.7%，这个事例说明科学合理的流程对生活有什么意义？（ ）

Ａ、提高工作效率 Ｂ、提高生活质量 Ｃ、减少生活中的盲从 Ｄ、使生活更为安全

结构的内力 内力，

是指物体内部各部分之间的相互作用力。 在物体未受外力作用时， 内部质点之间

本来就有作用力存在，在物体受到外力作用时，由于产生变形 (

拉力，会使物体伸长，压力， 会使物体缩短 )

，质点间就会产生附加的作用力，我们这里说的内力，就是指物体在受到外

力作用时内部质点间产生的附加作用力。现以物体受拉时的情况来说明内力是怎样作用的。 我们任取一个截面 m-m

将杆分成左右两段。先考察左段。由于实心拉杆的连续性，在 m-m

截面上将有均匀的分布内力， 这是右段作用给左段的， 它是因为有外力 P

作用， 在 m-m

截面上产生被拉开趋势而产生的，其实这也是外力 P

在杆内的传递过程。设均布内力的合 力为 N

，根据平衡关系，必有 P=N 。

同样，对右段来说，必有与之相对应的分布内力存在，其合力仍然为 N,

同样可以得到 相应的表达式： P=N 。

一般来说，

在结构中，不是任何截面的内力都是一样的。 比如拔河的绳子，当两边相持

阶段时，两队第一名队员之间的一段，是受力最大的。第一名队员之后，绳子的内力就会递 减。直到最后一名队员之后，内力变为 0 。 图中， Q

是左端队的合拉力。 P

是右端队的合拉力，相持时有： P=Q 。 AB

段的内力为 最大，等于 P 或 Q

，而在两队的第一名队员之后，就会各不相同了，

．应力的概念

在明确了内力的概念之后， 我们会问，

能不能用内力的大小来衡量物体的受力程度呢？ 也就是说，

能不能用内力的大小来判断杆是否被拉断呢？我们先来做一个小实验。 老师手里

有一根细线，稍为用力一拉，就会把它拉断。现在，我把线变成两股、三股、四股，情形就 不一样了， 要想拉断它，

就不是轻而易举的事了。

这个实验说明了什么呢？请同学们想一想。

是的，

只看内力的大小，

是不能判断物体的受力程度的。 必须将内力和承力面积合起来 考虑，

才能判断物体的受力程度。

工程上用单位面积上内力的大小来判断，

并将其称为应力。 用符号“ σ

”来表示。显然有： σ =N ／ A

其中， N

是所考察的截面上的内力； A

是该截面的面积。实际上，应力表示了截面上内 力的密集度。

应力的量纲是： [ 力 ] ／ [ 长度 ]2 。

方向：垂直于承力截面，

单位为国际单位：帕斯卡，和物理上的压强相类似。 3

．结构的强度

在建立了应力的概念之后，我们就有条件来讨论结构的强度了。

结构在工作时承受的实际应力， 我们称为工作应力。 结构中最大的应力， 称为最大工作 应力，一般用 σ max

表示，这是结构强度考虑的重点，在设计时，主要考虑的就是结构中的 最大应力。

有了最大应力，

还必须有一个比较的标准， 如果最大应力小于这个标准值， 结构就是安

全的。如果，最大应力超过了这个标准值，结构就会有破坏的危险。这个标准值，在工程中 称为许用应力。用符号 [ σ ]

表示。

许用应力是怎样定出来的？首先是决定于构件所用材料， 每种材料有一个极限应力， 常 用 σ jx

来表示，

载荷超过这个应力，构件就破坏了。这个极限应力是由实验得出来的。在材 料的性能表中可以查到。

如果直接把极限应力作为许用应力， 那就太危险了， 用这样的标准

设计的结构，如果在工作中，出现意外，

使得最大工作应力超过了极限应力，结构就会被破 坏。为了防止意外，一般得给定一个“安全系数”

，常用 n

表示，这个系数可以根据结构的

工作情况由设计者来选定，也有推荐标准。安全系数一般为 2~3

。也就是说，许用应力要比 极限应力小。即 [ σ ]= σ jx ／ n

由此，我们就得到，结构在外载荷作用下不被破坏的条件是： σ max ≤ [ σ ] 。

根据这个表达式，我们可以做三方面的工作。

第一、

进行结构强度校核。 根据设计的最大载荷，

可以找到结构中出现的最大工作应力 σ

max

；再根据构件所用材料，查出许用应力 [ σ ] ，

就可以比较结构是否满足上面的不等式。

第二．选择合适的截面面积。根据结构受力情况，找到结构的最大内力 Nmax ，由结构 材料查得 [ σ ]

，根据 Nmax ／ A ≤ [ σ ]

，得到 A ≥ Nmax ／ [ σ ] 。

第三．计算结构可承受的最大载荷。即

Nmax ≤ [

σ ] × A 。

这是在设计条件限制了截面面积时需要做的计算。 4

．提高结构强度的措施

严格说来，笼统的提提高结构强度的措施，是没有实际意义的。因为，结构不同，其承 受的载荷也不同，因而提高强度的措施也不会相同。这里，我们简要介绍一下提高“梁”的 强度的几点措施。

我们知道，梁是主要承受弯曲的一种常用结构。梁在受弯曲时，主要受两种力的作用。 一种是弯曲力矩，另一种是剪力的作用， 但主要是弯曲作用。

因此，主要是考虑如何提高梁

的抗弯强度。梁结构有两种典型情况，即一端固定连接的“悬臂梁” ，如跳水板、支撑阳台

的梁等。另一种是两端支撑的“简支梁” ，其简图如下。

对前一种梁，

承受弯曲力矩最大的截面是在根部， 而对简支梁来说， 其弯曲力矩最大的

截面则是在中间。而梁受弯时，在梁截面上的应力分布规律是离梁的中线越远，应力越大， 中线处的应力为零。并且是一面受压，一面受拉。应力分布如右图所示。

有了上面的知识之后，我们现在来讨论提高梁的强度的几点措施。 （ 1

）采用合理的截面形状

经理论证明和实践验证，在横截面面积相同的情况下，采用“工字梁”是合理的，而 采用圆形截面就不合理。

这是因为工字梁的面积集中在应力最大的地方， 而圆形则相反。 但

必须指出，

有时为了制造和使用的问题， 圆形截面的梁还是要采用的。 如一些承受弯曲的轴， 就得用圆形截面。 （ 2

）采用变截面梁

让承受最大弯曲的截面面积大一些， 其应力也就小一些。 这样不仅可以提高强度，

还可

以节约材料，减轻自重。如有些机器中用的“阶梯轴” 、房屋建筑中的“薄腹梁” 、汽车上用 的“叠板弹簧”

、工厂厂房里的“鱼腹天吊”都是采用了变截面梁的措施。 (3)

合理安排梁的支座和载荷

要提高梁的强度，

应该减小作用在梁上的最大弯矩， 在载荷一定时， 梁上的最大弯矩和

梁支座间的长度有关，因而，适当减小支座间的距离，可以有效地降低最大弯矩值。如下图 所示。

长度为 L

，受均布载荷 q

作用，

当支座在两端时，最大弯矩为 0.125qL2 ，而如果把 支座向里移动 0.2L

，则最大弯矩

就会降低为 0.025qL2 ,

即只有原来的五分之一。在工程中

起吊较长的重物，套绳都不会套在两端。就是这个道理。

适当地分散载荷。也可减小最大弯矩。工程中有时在梁上加一根副梁，以改变

改变载

荷的作用点，就是根据这个道理而采用的。 （ 4

）合理使用材料

不同材料的受力特性不一样， 应尽量利用每种材料的长处。 例如，

混凝土抗压性能较好，

而抗拉能力就比钢筋要小得多。

因此在制造时可在梁的受拉区放置钢筋， 组成钢筋混凝土梁，

在这种梁中，钢筋受拉，混凝土受压，它们合理组成一个整体，共同承担载荷的作用。

二、结构稳定性的概念 1.

什么是结构的稳定性？

所谓结构的稳定性，

是指结构在外载荷的作用下， 能够保持原有平衡状态的能力。 如果

结构在外载荷作用下不能保持原有平衡状态，就叫做“失稳” 。因而，结构的稳定性也叫做 结构抗失稳的能力。

在工程上，结构的稳定性问题有如下几种： （ 1

）细长杆受压时的“压杆稳定性问题” 。

如下图所示，设细长杆在轴向压力 P

的作用下，处于平衡状态，且在杆的受压强度允

许范围之内，如果对杆施加一微小的横向力作用，这时一有两种情况发生。一是当 P 小于

某一个值时，在横向力撤去后，已弯曲的杆会恢复原有平衡状态。另一种情况是，当 P 大

于某一值时，在横向力撤去后，杆不能恢复的原有平衡状态。前一种情况，压杆是稳定的， 后一种情况，压杆就不稳定。使压杆由稳定变为不稳定的转换压力称为临界压力。

（ 2

）薄壁圆筒受压的失稳问题。

薄壁圆筒受压，在轴向压力过大时，会在筒壁上出现“鼓包” 。这就是薄壁圆筒的失稳 现象。 （ 3

）薄矩形梁扭曲失稳问题。

薄矩形悬臂梁， 在承受弯曲载荷时， 会发生扭曲，

这种现象同样是失去平衡的失稳问题。 （ 4

）结构翻倒问题。

在我们的教材中主要讨论的就是这种稳定问题。 现在我们就按照教材的要求， 对结构翻

倒的稳定性问题进行一些讨论。 2

．结构为什么会翻倒？（请同学们根据物理中的知识回答这个问题） 对，

物体翻倒的根本原因是：

物体的重力作用线超出了物体基底的边界线。 为什么呢？

我们来考查下示图形。 左边的图形，

是重力作用线没有超出物体基底边界线的情况， 这时重

力对支点产生的力矩是使物体恢复到原来的状态。 中间的图形是重力作用线刚好通过基底的 边界，

物体仍然可以处于平衡， 但如果物体受向右的扰动， 物体就会进入右边图形所显示的 状态，

重力线超出了物体基底边界线，

这时重力对支点产生的力矩是使物体离开原来的平衡 状态，也就是使物体翻倒。

左图所示状态，物体处于“稳定平衡”

，中间图形所示状态，物体处于“不稳定平衡” 。

要想判断物体处于什么平衡状态， 可以从物体偏离平衡时， 重心的变化来判断， 重心上

升，是稳定平衡，重心下降，是不稳定平衡。

3

．提高物体（结构）抗翻倒能力的措施

要想提高物体抗翻倒的能力，就必须使物体的重力作用线不容易超出基底的边界。

可以有两种方法。 一是降低物体的重心； 二是加大物体的基底面积。 它们都可以增大物

体翻倒时的倾斜角。如下图所示。 三、

刚性结构简介

在框架结构的设计中，

必须要考虑的一个问题的就是结构在外力作用下是否会被迫改变 形状。

如果在外力作用下，框架结构很容易改变形状，结构是非刚性的。而如果在外力作用

下，框架结构不会改变形状，则认为结构是刚性的。但必须指出，这里讲的结构的刚性，不 是结构的刚度的概念。

下面左图所示的四杆框架， 在如图所示的外力作用下， 是很容易改变原来形状的， 因而，

它是非刚性的。但是，我们在其对角线上加上一根杆，或者在对角上加上“角板” ，那它就

变成刚性结构了。

根据这个原理，我想同学们能够解释教材上（ P013

）关于“人字形梯”和“ A

字形梯”

的问题了吧，这也是结构的刚性问题。

顺便解释一下， “三角架”的“稳定”

，它不属于结构稳定性讨论的问题，它是指放置物

体时如何使物体不“摇晃”的问题，摇晃并不是“失稳”的概念。物体要放置稳当，其基本 条件是所有的支撑点应该在一个平面内， 而三点具有确定唯一平面的特性， 这就是三角架为

什么可以在任何地方放置稳当的根本原因。 因为它不会像四个点那样， 有分属两个平面的可 能。

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