结构的稳定性

《结构的稳定性》教学设计

一、教学日期

2010年1月13日下午1：40

二、教学目标

知识与技能：

理解结构稳定的概念以及通过实验分析总结出影响结构稳定的主要因素。

过程与方法：

通过探究、讨论、分析等教学方法，使学生懂得应用相关的理论知识。

情感态度与价值观：

增强学生对结构稳定性的认识。培养创新品质，提高审美意识。渗透安全教育，德育教育。

三、教材分析

本节是“苏教版”《技术与设计2》第一章第二节《稳固结构的探析》中“结构的稳定性”内容。该章的总体设计思路是：认识结构、探析结构、设计结构、欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念。是对结构认识的基础上作进一步深入的学习，而结构的稳定性是结构设计中需要考虑的重要因素之一，可使学生对结构的基本认识有一个更深入的认识与巩固，为后续的结构的强度，结构的设计等教学奠定良好的基础。利用探究，讨论，对比等方法提高学生创新的品质和分析能力。

四、学情分析

学生在前面的学习中已经初步掌握了结构的基本知识。因此在教学中尽量多列举些涉及结构的稳定性的生活实例，便于师生进行互动探讨，帮助学生加深对影响结构稳定因素的理解。基于学生对三角形结构的结实稳固和物体结构的重心越低越稳定相关知识已经通过其它学科在理论有所了解，本节课主要精力放在对具体实物结构稳定性的分析上，主要让学生了解影响结构稳定性的几个基本因素。

五、教学重难点

重点：影响结构稳定性的主要因素：重心位置，支撑面的大小和结构的形状难点：（1）接触面与支撑面（2）利用所学的知识解决生活中的有关现象六、教学策略

在教学中为了使学生掌握相关知识，教师切实的去创造环境，调动学生的各个方面的能力，如：表述的能力、思考的能力、发现问题的能力、解决问题的能力、合作学习的能力等。把课堂还给学生、让学生成为课堂的主体，让学生去说、去想、去做，以“影响结构稳定的主要因素”为主线，通过举例，图片和实物展示激发学生的学习兴趣和创造灵感，以达到应用知识的目的。

七、教学环境和资源

教学环境：

科技楼五楼通用技术实验室

教学资源：

多媒体、不倒翁、矿泉水瓶、纸、板条、屏风等

八、教学方法

讲授法、技术试验法、分析讨论、小组合作法、自主探究法、观察发现法、案

例分析法、师生互动法等。

九、教学过程

(一)设置情景、导入新课

展示2008汶川大地震视频，学生讨论并回答。

教师：这说明，有的结构稳定，有的结构不稳定，有的结实，有的结构不结实——引出课题（结构的稳定性）。

教师：看下面这组图片，在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。是什么原因出现了图上所示的现象？

学生：是风将它们吹到了……

教师：也就是说它们在外力的作用下失去了平衡状态，变得不稳定了，结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。

教师：引出结构的稳定性，教师拿出实物演示不倒翁。

不倒翁是一种典型的稳定性结构。不论从什么方向去推它一下，它的身形虽然会倾斜摆动，但摇晃几下后，终会恢复原状态；即使一时将它翻倒，只要解除对它的扰动，它还会回到原状态。

教师小结：结构的稳定性：是指结构在负载的作用下，维持其平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。

（二）讲授新课

1、影响结构稳定性的因素之一：

教师：不倒翁为什么不倒？

学生：因为它的重心低……

教师：低到什么程度呢？

学生：低到挨着桌面的部分……

教师：同学们分析的不错，不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒。

教师：如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不会不倒呢？

教师：拿出不倒翁做实验。演示在不倒翁脖子上挂铁环的情况下不倒翁的状态。

学生：看到当铁环加到一定数量时发生了倾斜，嘴里喊出了倒了。

教师：我们看到往它的脖子挂上铁环，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不再是不倒翁了。为什么呢：

学生：它的重心位置变化了。

学生：它的中心升高了。

学生：重心落到了与地面接触的范围以外了。

教师小结：同学分析的不错，重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。

2、影响结构稳定性的因素之一：

教师：有装满货物的一些箱子里，有的大有的小，有的重有的轻，现在需要把它们叠放在一起，应如何叠放？

学生：讨论。

学生：大的重的放下面，小的轻的放下面。

教师：为什么这样放？

学生：增加其稳定性。

教师：比萨斜塔为什么不倒？请同学阅读课本16页，阅读关于比萨斜塔的相

关资料。

学生：阅读课本。

教师：我们下面讨论比萨斜塔为什么斜而不倒呢？

学生：因为它整体的重心仍然落在了与地面接触的范围内……

教师：大家同意他的看法吗：

学生：同意。

教师：好，同学已经抓住了问题的核心所在。

教师：为什么宾馆或家里的落地电风扇或者落地灯，它们都有一个比较大的底座呢？

学生：底座大就不容易倒。

教师：这就是我们讨论第二个因素。结构与接触面形成的支撑面不同稳定性不同。接触面越大越坚实，稳定性越好。

3、影响结构稳定性的因素之一：

教师：同学们拿一本书，让它直立在桌面上，看看它能轻松站立吗？

学生：不能，倒了。

教师：说明它稳定性是不是不太好呢？

学生：是。

教师：把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，看看能不能很好的挺立住呢？

学生：（充满疑问地）是呀，为什么呢？

学生：该怎么解释呢？

教师：引入接触面和支撑面的不同。

教师：这是因为第一种情况里面书和桌面的接触面比较小的原因，而第二种情况是书和桌面形成了一定范围的支撑面，所以就不容易倒了。

教师：接触面是物体与地面接触形成的面。支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。（注：这里是难点）

教师：通过展示图片引导学生通过图片分析接触面和支撑面的不同。

教师：为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？

学生：增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。

教师：临时摆放的屏风为什么摆成Ｚ字型，而不摆成一字型？（教师指着实验室里的屏风）

学生：Ｚ字型结构比一字型更稳定。

教师：静止状态的单车如何保持稳定？

学生：讨论。

学生：静止状态的单车的支撑点有三个。三点形成了三角形，所以是稳定的。

教师：紧紧是由于三角形就稳定吗?

学生：车体的重心落在了三角形的面内。

教师：自行车什么时候就倒下了？什么时候就能保持平衡？

学生：当自行车的支撑架与地面的夹角很小的时候就摔倒了。

教师：为什么会是这样呢？

学生：是不是和自行车自身也有关系呢？

教师：是这样的。当自行车的支撑架与地面的夹角很小的时候，自行车的自身重力集中在支撑架上，同样也容易失去平衡。

教师：自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？

学生：人会调节自行车。

学生：前轮和后轮，还有人蹬车的脚形成了一个面，整体的重心落在了下面的三角形面内。所以不会倒。

教师：运动状态中与静止状态中自行车的稳定条件不同。一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力的影响时，是不会改变的。轮子转的越快越不容易倒地，因为车轴有一股保持水平的力量。另外，人还反复练习后，掌握了随时平衡车体平稳的能力也是一个比较重要的原因。

教师：照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？

学生：因为三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。

3、影响结构稳定性的因素之一：

教师：下面我们讨论影响结构稳定性的第三个因素：结构的形状。

教师：A字形梯为什么载人时能够保持稳定？

学生：梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，所以梯子本身就能站得稳。

教师：同学仔细观察，还有没有其它的三角形结构了呢？

学生：当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形

教师：同学说的对，两个稳定的三角形结构使得梯子变得很稳定。

教师：如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？

学生：如果没有梯子中间的拉杆，载人时人就会掉下来。失去稳定性。

教师：中间的拉杆进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。

（三）课堂练习

练习1: (1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要如何才能保持自己没摔倒？

学生：降低重心，增加两腿之间的距离。

练习2: 货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？

学生：尽量放在船舱里，保证船体的重心尽量低，使船保持稳定。

（四）探究学习

教师：给大家一个生鸡蛋大家如何就能让它站住了呢？

学生：往桌子上用力一放，鸡蛋的下部破了，鸡蛋也站住了。

教师：日常生活中我们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，那么我们是否也可以利用不稳定的结构来实现某些功能呢？

教师：引导学生说出这方面的案例。比如：（1）利用倒置的啤酒瓶实现预报地震的功能。（2）农村用于打水的桶口边缘上放置了一个重物，在水面时能自动翻倒打水。

（五）教师总结

1、影响结构稳定性的因素除了今天讲得这些，还有其它很多因素，在我们的日常生活要探析一种结构是否稳定，要综合各种因素来考虑！

2、这节课我们还讲了一个难点问题，关于接触面和支撑面它们是有区别的。大家要在实际生活中去理解。

（六）小组合作练习

试用所学知识，利用乐高器材自主搭建一辆小汽车，小组上台演示并讨论其稳定性。

十、教学反思

结构失稳和整体稳定性分析

结构失稳和整体稳定性分析 失稳破坏是一种突然破坏，人们没有办法发觉及采取补救措施，所以其导致的结果往往比较严重。正因为此，在实际工程中不允许结构发生失稳破坏。 导致结构失稳破坏的原因是薄膜应力，也就是轴向力或面内力。所以在壳体结构、细长柱等结构体系中具有发生失稳破坏的因素和可能性。这也就是为什么在网壳结构的设计过程中稳定性分析如此被重视的原因。 下面根据本人多年来的研究及工程计算经验，谈谈个人对整体稳定性分析的一点看法，也算做一个小结。 1稳定性分析的层次 在对某个结构进行稳定性分析，实际上应该包括两个层次。（一）是单根构件的稳定性分析。比如一根柱子、网壳结构的一根杆件、一个格构柱（桅杆）等。单根构件的稳定通常可以根据规范提供的公式进行设计。不过对于由多根构件组成的格构柱等子结构，还是需要做试验及有限元分析。（二）是整个结构的稳定分析。比如整个网壳结构、混凝土壳结构等结构整体的稳定性分析。整体稳定性分析目前只能根据有限元计算来实现。 2整体稳定性分析的内容 通常，稳定性分析包括两个部分：Buckling分析和非线性“荷载-位移”全过程跟踪分析。 （1）Buckling分析 Buckling分析是一种理论解，是从纯理论的角度衡量一个理想结构的稳定承载力及对应的失稳模态。目前几乎所有的有限元软件都可以实现这个功能。Buckling分析不需要复杂的计算过程，所以比较省时省力，可以在理论上对结构的稳定承载力进行初期的预测。但是由于Buckling分析得到的是非保守结果，偏于不安全，所以一般不能直接应用于实际工程。 但是Buckling又是整体稳定性分析中不可缺少的一步，因为一方面Buckling 可以初步预测结构的稳定承载力，为后期非线性稳定分析施加的荷载提供依据；另一方面Buckling分析可以得到结构的屈曲模态，为后期非线性稳定分析提供结构初始几何缺陷分布。 另外本人认为通过Buckling分析还可以进一步校核单根构件截面设计的合理性。通过Buckling分析得到的屈曲模态，我们可以看出结构可能发生的失稳破坏是整体屈曲还是局部屈曲。如果是局部屈曲，那么为什么会发生局部屈曲？局部屈曲的荷载因子是否可以接受？是否是由于局部杆件截面设计不合理所导致？这些问题希望能引起大家的注意。 （2）非线性稳定分析 前文已经讲过，Buckling分析是一种理论解。但是由于加工误差、安装误差、温度应力、焊接应力等因素的存在，现实中的结构多少都会存在一些初始缺陷，其稳定承载力与理论解肯定存在一定的差别。另外，由于Buckling分析是线性的，所以它不可以考虑构件的材料非线性，所以如果在发生屈曲之前部分构件进入塑性状态，那么Buckling也是无法模拟的。所以必须利用非线性有限元理论对结构进行考虑初始几何缺陷、材料弹塑性等实际因素的稳定性分析。 目前应用较多的是利用弧长法对结构进行“荷载-位移”全过程跟踪技术，来达到计算结构整体稳定承载力的目的。

高中通用技术必修2__“1.2探究结构---结构的强度和稳定性”

《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计 《结构的强度和稳定性》教学设计 一、教材分析： 本节是“地质出版社”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念，结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。 二、教学目标： 知识与技能： 1、理解内力、强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。 2、通过实验，明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力，对身边事物的观察能力。 3、理解稳定性的概念，及影响稳定性的因素。 过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。 情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。 三、教学重点与难点： 重点：影响结构强度和稳定性的主要因素。 难点：应力的计算，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。 四、学情分析： 总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。 五、教学策略：

本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。 六、教学安排 1课时 七、教学过程： （一）复习回顾，导入新课 教师引导学生回顾结构的概念，指出事物的性质：强度和稳定性 （二）知识构建 1、强度 对于结构变形，只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的，而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度来表示，我们用应力来衡量强度。 （1）内力：外力使构件发生变形的同时，构件的内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。 （2）应力：作用在单位面积上的内力。 【学生活动一】 （3）拓展：探讨强度和应力的关系 示例：粗绳和细绳，两种相比粗绳更结实，牢固，换句话说是抗拉强度更大。绳子所受拉力一定，即构件受到的外力一定，而粗的横截面积大，所以应力小，此时变形小，而抗变形的能力大，即强度大。 结论：应力小，强度大应力大，强度小 【学生活动二】 （4）结合课本分小组探究影响结构强度的因素，同时完成26页问题，答在学案上。 结构的强度，一般取决于它对张力和压力两方面的反应能力，具体取决于以下因素： 形状、材料（不同的材料有承受不同应力极限的能力） 材料的连接方式（不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样） 师生探讨：如何改进物体结构的强度？

稳固结构的探析----结构的稳定性分析

稳固结构的探析----结构的稳定性分析 一、教学目标： 本节课是稳固结构的探析专题的第一节课。《技术课程标准》与稳固结构的探析内容对应的内容标准为：（1）能通过技术试验分析影响结构稳定性和强度的因素（2）理解结构与功能的关系。由于将该专题拆分为三节课来组织教学，本节课的教学的重点放在了解影响结构稳定性的因素。对影响结构的强度因素和结构与功能的关系安排在后面两节课完成。 因此，本节课的具体教学目标为：（1）了解什么是结构的稳定状态。（2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。（3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。具体分解为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标为： 知识与技能：（1）了解什么是结构的稳定状态。 （2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。 （3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出 改进意见。 过程与方法：（1）通过对比技术试验，提高进行简单技术试验的实践能力。 情感态度价值观： （1）在合作技术试验，交流讨论过程中增强合作交流的意识。 （2）过结构稳定性讨论，增强技术安全的意识。 二、教学内容分析： 教材分析： “技术与设计2”模块包含“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”、“控制与设计”四个主题，“稳固结构的探析”是“结构与设计”主题的第二节内容，是“结构与设计”主题的核心部分。“结构的稳定性分析”又是“稳固结构的探析”专题中的第一课时内容，是“结构的稳定性分析”，“结构的强度分析”和“结构的功能分析”三个连续环节的第一环。 本节课教材内容分为三个部分：（1）什么是结构的稳定性。（2）影响结构稳定性的三个主要因素。（3）常见结构的稳定性分析。 对于结构的稳定，学生此前是有一定的生活感性认识的。看到被大风刮倒的物品，就认识到这些物品的稳定性是有问题的。但这样的认识仅仅停留在感性层面上，没有上升到理性认识高度。为了引出结构的稳定性这个重要的概念，老师可以根据教材内容，提供

结构的稳定性

结构的稳定性 一、教学目标： （一）知识与技能： 1、理解稳定和结构稳定性的概念。 2、掌握影响结构稳定性的因素。 3、能运用影响结构稳定性的因素判断结构的稳定性，并能对如何增加结构稳定性提出自己的看法。 （二）过程与方法：通过技术试验及试验分析、小组讨论等方法引导学生综合运用相关的理论知识，提高学生的知识迁移能力。 （三）情感态度价值观：让学生体验实验过程、通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，注重小组之间的交流，培养合作交流能力，鼓励学生表达自己的认识和判断形成实事求是的科学态度，增强学生的主动参与意识。 二、教学重点与难点： （一）教学重点：通过技术试验分析影响结构稳定主要因素。 （二）教学难点：1、影响结构稳定性的主要因素。 2、利用影响结构稳定性的主要因素对简单结构进行稳定性分析。 三、教学方法： 讲授法、PPT演示法、技术试验法、分析讨论、自主探究法、观察发现法、案例分析法等。 四、教学准备： 本节课的教学在技术多媒体教室完成。通过试验，幻灯片呈现诸多的图片、实物，借以加深学生对本节知识的掌握。 多媒体课件、矿泉水瓶3个、剪刀三把、扑克牌若干张。 六、教学过程： （一）引入：图片展示倾斜的货车、被风刮倒的房屋、被风刮倒的广告牌。让学生思考：以上各例，有一个共同的特点，就是在受到外力的作用下，原有的平衡被打破，出现了倒了、歪了、翻了等力学非平衡现象，我们说以上结构的稳定性不好。那什么是结构的稳定性呢？以上各例，有一个共同的特点，就是在受到外力的作用下，原有的平衡被打破，出现了倒了、歪了、翻了等力学非平衡现象，我们说以上结构的稳定性不好。

那什么是结构的稳定性呢？ （二）新课讲授 1，结构的稳定性 根据学生的回答结合引入环节的图片中的事物稳定特点引导学生得出稳定的概念：稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能回到原平衡状态。不能回到原平衡状态，为不稳定。 2、结构稳定性的含义：结构具有阻碍翻倒或移动维持其原有平衡状态的特性，就是结构稳定性。 3、影响结构稳定性的因素 【探究一】一同学双脚并拢，一次站立，一次蹲下，用力去拉，哪种姿势更稳？ 结论一： 结构或构件重心位置的高低影响结构的稳定性。 重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。 【探究二】如何使鸡蛋稳定地竖直站立，提供的实验材料和工具有：鸡蛋、矿泉水瓶、剪刀。 你完成挑战了吗？你是利用什么原理使鸡蛋稳定地竖直站立的？ 结论二：结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性。 结构与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定。 解释：因为接触面积越大，重心的投影就 越容易落在里面，从而可以达到稳定。 注意：（支撑面≠接触面） 【探究三】用扑克牌堆积金字塔。你做到了吗？ 为什么你所搭建的结构是稳定的？ 结论：结构（构件）的形状影响结构的稳定性。三角形的结构稳定性较好 三）学以致用：1、如何增加一本课本的稳定性使它能够立起来？ 2、落地扇为什么不易倾倒？ 3、骑自行车时需要携带一箱书和一床被子，如何放置他们更科学？ 4、照相机和摄像机的支架一般都采用三角架，采用这种支架有什么优点？ 5、很多人认为用啤酒瓶可以用作地震警报，请同学们思考如何放置啤酒瓶才能提供有效的地震预警？（

《结构的强度和稳定性》教学设计电子教案

《结构的强度和稳定性》教学设计

《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计 《结构的强度和稳定性》教学设计 一、教材分析： 本节是“地质出版社”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念，结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。 二、教学目标： 知识与技能： 1、理解内力、强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。 2、通过实验，明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力，对身边事物的观察能力。 3、理解稳定性的概念，及影响稳定性的因素。 过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。 情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。 三、教学重点与难点： 重点：影响结构强度和稳定性的主要因素。

难点：应力的计算，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。 四、学情分析： 总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。 五、教学策略： 本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。 六、教学安排 1课时 七、教学过程： （一）复习回顾，导入新课 教师引导学生回顾结构的概念，指出事物的性质：强度和稳定性 （二）知识构建 1、强度 对于结构变形，只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的，而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度来表示，我们用应力来衡量强度。 （1）内力：外力使构件发生变形的同时，构件的内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。

结构的稳定性(案例)

课题：结构的稳定性 一、教学目标： 1、知识目标：理解结构稳定性的概念，掌握影响结构稳定性的因素。 2、能力目标：能对物体的结构进行理论分析并通过技术试验分析影响结构稳定性的主要因素；能对结构提出合理化的设计，动手改造和革新物体的结构，培养学生的创新精神和实践能力。 3、情感目标：通过分析讨论、合作学习，培养学生的团结合作精神，主动参与意识，体验学习乐趣；培养学生观察――怀疑－－试验－－总结的研究思路；渗透安全教育、德育教育，培养学生实事求是、严谨负责的科学态度从而形成富有责任感的技术设计观。 二、教学重点、难点 1、重点：掌握影响结构稳定性的主要因素。 2、难点：利用所学知识分析实际案例，解决实际问题。 三、教学资源 一个不倒翁玩具、两个熟鸡蛋、三个矿泉水瓶、几本书、多媒体等 四、教法设计 开始采用激趣法，通过观察多媒体图片让同学思考为什么台风过后很多结构受到破坏比较严重，而有些结构基本没有损坏，从而引起学生对结构稳定性的兴趣。接下来结合生活事例，让学生主动观察或亲自动手试验，引导学生总结稳定性的概念，探究影响结构稳定性的两个主要因素。然后通过合作探究、能力拓展两个环节让学生把知识变为能力，让学生自己分析生活中的关于结构稳定性的实例，并动手改进结构的稳定性。 五、教学过程 (一)导入新课 【大屏幕展示台风过后城市的浪迹场面】 我国东南沿海地区经常有台风袭击，台风中心所到之处，一片狼藉，很多结构受到破坏，然而也有一部分结构基本完好，这说明，有的结构稳定性好，有的结构稳定性不好。 【学生观察归纳】 图片中哪些物品稳定性好，哪些物品稳定性不好？ 【老师引出课题】 为什么有些结构容易翻倒而有些不容易反倒?结构的稳定性跟哪些因素有关?我们又如何提高结构的稳定性而避免给我们带来不必要的损失?这说明结构的稳定性设计在我们的生产生活中是非常重要的。这节课我们就来讨论这些问题。 (二)知识构建 知识一：稳定性的概念（通过老师的试验展示，学生归纳总结） 【老师出示不倒翁玩具并用手扳动】 学生通过观察、总结稳定性概念――结构的稳定性是指结构在外力的作用下，维持其平衡状态的能力。稳定指的不是状态的绝对不变，而是受到干扰后允许状态有所波动，但当扰动消失后能重新返回到原始的平衡状态，则为稳定。不能回到原有的平衡状态，则为不稳定。

《结构与稳定性》教案

《结构与稳定性》教案 教材分析:本节内容是苏教版《技术与设计2》章第二节稳固结构的探析第1课时的内容。教学内容为影响结构的稳定性的因素，主要包括重心位置的高低、与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状等。本节内容有承上启下的作用，可以使学生对前面学习的结构的基本知识有更深的认识和巩固，也为下一节课时结构与强度和功能的学习，为后续的简单结构的设计和经典结构的欣赏学习做好铺垫，本课是在感性的认识基础上进一步探究结构的重要性质之一的稳定性，可使学生对如何构建一个稳定的结构有更深的认识，并最终为解决实际问题能设计出成功的结构奠定了良好的基础。 教学目标： 知识与技能：理解结构稳定性的含义。 过程与方法：通过试验，分析总结出影响结构稳定性的主要因素。 情感态度与价值观：激发学生结构探究兴趣和欲望，培养学生的思想和意识。 教学重点和难点： 重点：影响结构稳定的主要因素。 难点：1、影响结构稳定的主要因素在不同结构中的体

现。 能从影响结构稳定性的多个因素综合探讨典型结构的稳定性。 教学策略手段： 采用直观教学法。通过试验、举例、图片和实物展示，采用直观教学方法让学生亲身体会和感受，激发学生的学生的学习兴趣和促进对相关概念的理解。 采用探究式教学方法。通过纸板屏风的小实验，结合案例分析，激发学生探究热情，提高学生掌握相关知识的稳定性。 立足学生的直接经验和亲身经历。通过做中学，以学生的亲历情境、亲手操作、亲身体验为基础，学生自己能发现问题、提出问题、分析问题，并将所学知识应用于实际问题的解决。 学情学法： 通过节的学习，学生认识了常见的结构，会从力学的角度理解结构的概念，会简单的分析结构的受力，使得学生有了学习本课时的基础。学习本课可以使学生对结构特性有更深入的认识，并为后续的结构设计教学奠定基础。 因为教学内容以及概念的具体性，需要在课堂上通过对具体实例的探究，学生才会建立起比较稳定的结构与稳定性相关概念，也有利于提高学生的理解技术、运用技术的能力。

结构动力稳定性的分析方法与进展_何金龙

结构动力稳定性的分析方法与进展 何金龙1,法永生2 (1.卓特建筑设计有限公司,广东佛山528322;2.上海大学土木工程系,上海200074) 【摘　要】　就目前结构动力稳定性问题这一研究领域的若干基本问题,常用的处理方法,判别准则与实验研究方法以及目前取得的主要成果作了简要总结和综述,并且对结构动力稳定性分析与研究今后的发展方向进行了展望。 【关键词】　结构;　动力稳定性;　处理方法;　判别准则;　实验研究 【中图分类号】　T U311.2 【文献标识码】　A 根据结构承受荷载形式的不同,可以将结构稳定问题分为静力稳定和动力稳定两大类。动力载荷作用下结构的稳定性问题是一个动态问题,由于时间参数的引入,使问题变得极为复杂。对于结构动力稳定性的定义一直难以确切给出,这是因为结构自身动力特性具有复杂性使得其在数学意义上的定义很难予以准确表达[1]。长期以来,力学工作者致力于结构稳定性问题的研究,在发展了经典稳定性理论的同时也极大地推动了动力稳定理论研究的前进。如稳定性判定准则的建立、临界载荷的确定、初缺陷的影响或后分叉分析等。理论分析和实验研究逐渐增多,使得这门学科不仅在理论上形成了一个庞大而复杂的体系,而且具有重要的实用价值。可以说,现在的结构动力稳定性研究分析已经是结构动力学、有限元法、数值计算方法及程序设计等诸多学科相互交叉、有机结合的产物,属于现代工程结构研究领域中的一个重要分支。 1　结构动力稳定性的分类及主要的研究问题 结构动力稳定性就其承载的动力形式大致可以分为三类。 (1)结构在周期性荷载作用下的动力稳定性。在简谐荷载等周期性荷载作用下,当结构的自振频率与外载荷的强迫振动频率非常接近时,结构将产生强烈的共振现象;当结构的横向固有振动频率与外荷载的扰动频率之间的比值形成某种特定的关系时,结构将产生强烈的横向振动,即参数振动。对于这类问题,前苏联学者符华·鲍络金(Bolito n)在其著作《弹性体系的动力稳定》中给出了较全面的分析和论述。他们导出的区分稳定区和不稳定区的临界状态方程是一个周期性方程,即M athieu-Hill方程。在周期相同的解之间存在着不稳定区域,便把问题归结为确定微分方程具有周期解的条件,从而解决了稳定的判别问题。但是对于大变形的几何非线形结构,结构的刚度矩阵需要经过迭代,微分方程非常复杂,这些理论将难以成立。 (2)结构在冲击荷载作用下的动力稳定性。在这种情况下,结构的动力稳定性与冲击类型密切相关,而且首要问题在于合理、实用的判别准则,它不仅要在逻辑上站得住脚,又要在实际上可行,遗憾的是这个问题至今未能形成一致的看法。目前对结构承受瞬态冲击作用下的冲击稳定性的试验和理论研究主要集中在理想脉冲以及阶跃荷载下的动力稳定性。在脉冲荷载作用下发生的动力屈曲称为脉冲屈曲,已有的研究表明[2][3][4],脉冲屈曲是一类响应式屈曲或者动力发展型屈曲。阶跃荷载是一类具有恒定幅值和无限长持续时间的载荷形式。在试验或者实际当中,固体与固体之间的冲击引起的屈曲就可看作脉冲冲击。 (3)结构在随动荷载作用下的动力稳定性。所谓随动荷载是指随着时间的变化荷载的幅值保持不变而方向发生变化的作用力,它是非保守力。它的分析将极其复杂,目前还难以见到可借鉴的动力稳定性分析文献。因此,许多学者通常采用结构动力学响应分析常用的手段,将这类荷载作为确定性荷载进行分析。通过对结构的动力平衡路径全过程进行跟踪,根据结构的各参数在动力平衡路径中的变化特性,对结构的动力稳定性进行有效的判定[5]。 综上所述,目前国内外动力稳定性研究的现状大致为:对周期荷载下的参数动力稳定性问题、在冲击荷载作用下的冲击动力稳定性问题和阶跃荷载下的参数阶跃动力稳定性问题研究较多,并取得了满意的效果[6][7][8]。恒幅阶跃载荷及矩形脉冲载荷或其它冲击载荷作用下杆的动力稳定问题也有很多研究,并从不同的角度建立了一些稳定性判定准则。但冲击载荷作用下板的动力稳定问题还没有获得广泛和深入的研究。对于较为复杂的冲击荷载作用下结构的动力稳定性问题,目前的研究主要集中于理想脉冲载荷和阶跃载荷作用下结构的动力稳定问题。在这类问题的分析中,最常采用的屈曲准则有B-R准则、Simitses总势能原理和放大函数法。对非周期激振、参数激振和强迫激振耦合引起的动力稳定问题研究较少;对弹性基本构件和简单模型研究较多(如周期激励下的柱子、梁、拱及壳等已得到了成功的分析),对复杂工程结构研究较少。对于在地震、风荷载等任意动力荷载作用下的具有较强的几何非线性的结构的动力稳定性问题,国内外这方面的文献资料虽然最近几年也有一些,但距离真正地合理解决这类动力稳定性问题还有许多工作要做。 [收稿日期]2006-06-12 [作者简介]何金龙(1962～),男,工学学士,一级注册结构工程师,主要从事工业与民用建筑设计工作。 155 　·工程结构·　 四川建筑　第27卷2期　2007.04

结构稳定理论

结构稳定理论

—拉普森方法上加以改进的一种更利于求解收敛的迭代法，引入了一个附加的未知项一荷载因子λ，其迭代过程如图2-1所示。 图2-1 弧长法 非线性屈曲分析比线性屈曲分析更精确。主要步骤设置：（1）考虑几何非线性，激活大变形效应；（2）材料模型定义。材料非线性由材料屈服准则、流动准则、强化准则定义；(3）施加荷载；(4)求解设置。定义荷载步、子步数、平衡迭代数，定义收敛准则，指定程序终止选项。划分的子步数对屈服荷载的预测准确性有很大的影响，荷载增量不宜过大；(5)采用弧长法。不指定荷载步TIME 值，也不能使用线性搜索、时间步长预测、自适应下降和自动时间步长。可以减小初始半径和降低弧长半径的下限来克服收敛困难；（6）结果。观察结构屈曲变形和相对应力分布；得到结构上任意节点的荷载—变形曲线。 3 多层钢框架整体稳定性分析 6层钢框架，横向(Y)为3跨，柱间距为6m ，纵向(X)为6跨，柱间距为4m ，层高4m ，楼面活荷载标准值为2kN/m ，沿轴线方向的所有梁上施加均布的水平线荷载q 。 钢框架梁为H 形截面，截面尺寸为w f H B t t ???=350×200×20×10，柱

图3-1 Beam188单元 图3-2 Shell181单元 3.1.2网格划分、边界条件和加载 定义单元截面、材料性质，创建几何实体模型，有限元模型网格划分的优劣直接影响结构计算的准确性，本文对钢框架的梁柱网格进行了细划分。为了反映多层钢框架在实际应用中的受力状态，在框架柱脚节点约束了所有方向的自由度，即假定框架柱脚与地面为理想刚接。按照实际情况考虑混凝土楼板以及框架梁柱的重力荷载，楼面的活荷载作用，沿轴线方向所有梁上作用均布水平线荷载q，方向与Ｙ轴的正方向一致。 有限元模型如图3-3所示。

结构与稳定性说课稿.docx

结构与稳定性说课稿 一、课题：章第二节结构与稳定性 二、课型：新授课 三、说教学目标： 知识与技能理解结构的稳定性和稳定结构的概念，明确 结构在静止或运动状态下稳定条件的不同。 过程与方法能通过演示、案例、技术试验分析影响结构 稳定性的主要因素并写出简单试验报告。 情感态度与价值观通过分析讨论、试验等方法得出结 论，培养学生的观察、思维能力，主动参与意识，体验学习 乐趣。渗透安全教育、德育教育。 四、说教学分析： 教材分析本单元内容属于《技术与设计 2》的个主题，该主题总的设计思路是：认识结构——探析结构——设计结 构——欣赏结构，“结构”和“设计”共同构成本单元两个 核心概念。结构体现了“空间”的概念，而结构的稳定性又 是结构的重要性质之一，因此，本节内容在《结构与设计》 中起到举足轻重的作用，所以教材通过马上行动、案例分析、探究、小试验及阅读等手段引导学生理解结构的稳定性、稳 定结构的含义，探究影响结构稳定性的主要因素，这样不仅 可以使学生对结构的含义有更深的认识，而且也为以后结构

的强度、结构的设计等奠定了良好基础。 教学对象分析学生通过节“常见结构的认识”的学习，对 结构的概念，结构的受力、及结构的一般分类有了初步的认识，这部分内容对于他们来说难度不大，因此对哪些主要因素影响 结构的稳定性会产生浓厚的兴趣，也有了一定探究的欲望。因 此采用激趣法，合理引导，通过典型案例、小试验、多媒体等 方法，学生完全能够达到本节内容的学习目标。 说教学重点、难点及技术点 重点对结构稳定性的理解以及分析影响结构稳定性的 主要因素。 难点利用所学知识分析有关结构稳定性的实际案例。 技术点通过各种试验，探究影响结构稳定性的主要因 素。 五、说教学策略设计 采用激趣法，一开始利用学生演示试验，导入新课。紧接 着播放视频资料，介绍 07 年夏天我国东南沿海地区遭受台风“圣帕”袭击，很多结构受到破坏，通过四幅台风过后的结构 图片，让学生亲身感受到结构被破坏的情景，引出结构的稳定性。再结合不倒翁演示试验，引起学生对影响结构稳定性因素 的兴趣。接下来结合学生熟悉的、身边的生活事例，借助于演 示及分组试验，引导学生探究影响结构稳定性的主要因素。通 过分析比萨斜塔和运动中自行车的稳定性，

结构的稳定性

结构的稳定性=试验+探究+引导+应用 肥城市第六高级中学朱淑芳 2011年7月19日13:18推荐设为资源 技术试验是技术的一种重要思想方法。学生在试验中经历的不仅仅是动手操作，还有技术设计、技术试验的评价等动脑的活动。通过试验法的教学，学生学会进行技术试验的方法，体验技术试验的思想，学会用试验去解决实际问题。 《结构与稳定性》这节，在介绍了稳定性的概念，然后就给出了影响结构稳定性的几个要素。这节课的关键所在是如何让学生分析出影响结构稳定性的几个要素，最好的方法就是通过试验进行处理。根据本校实际和条件，我在教学中针对本节设计了几个试验，具体如下。 分组情况：每班分6组，每组8人左右 试验场地：教室 试验内容： 一、“坐地→扎马步→站立→单腿站立”试验 源自成语：坐如钟站如松。。 试验目的：让学生了解什么是结构的稳定性，将模糊的概念系统化，上升到科学的程度 这个试验不分组，找四个学生到讲台上给大家演示各种姿势，要求保持不动：坐地、扎马步、站立、单腿站立。在这个过程中，单腿站立的学生可能一会的功夫就支撑不住了，左摇右晃，就被淘汰。下一步，请第五个学生上来给他们施加同样的外力，请同学们总结分析不同的结构姿势对试验效果的影响有什么不同？为什么会出现这样的情况？针对不稳定的结构姿势，请提出有效的提高其稳定性的方法？ 试验效果：学生很愿意做游戏，并在其中体会了快乐，也总结学会了知识。 二、“扑克牌”试验 小组试验。

试验目的：探究分析结构稳定性与支撑面大小之间的关系，分析支撑面是不是底面积？ 每组发几张扑克牌。①要求使牌稳定的站立在桌面上。一张扑克牌想让它立在桌面上几乎是不可能的，但如果把它对折后就能够立在桌面上了。②分析能够使牌站立的折叠的角度范围大约是怎样的？③牌的稳定程度与底面积、支撑面有什么关系？④联系比较生活中常见的折叠式屏风，简单分析其原理。 试验效果：这个试验现象是生活中常见的，只是未与结构的稳定性联系起来，此时加以引导，学生很容易得出结论。而且很容易分清支撑面和底面积的不同之处。 三、“砖头”试验、“摄像机三脚架”试验 小组试验。 试验目的：探究分析结构稳定性与重心高低的关系。 ⑴试验很简单，竖立的一块砖头和半块砖头，探究分析①拉倒哪个结构用的力大？②晃动桌子，哪个结构容易歪倒？③投掷石块，哪个容易被砸倒？……从不同的角度验证一块砖头的稳定性不如半块砖头的强。④把一块砖头横放或平铺在桌面上，分析稳定性发生了什么变化？为什么？⑤联系高跷和不倒翁，分析踩高跷时怎样站稳？分析不倒翁为什么不倒？ ⑵三脚架，学生也是很熟悉的，每个腿都能灵活的调节高低。让学生观察，在其他两个腿长度不变的情况下，不断地缩短第三条腿，开始三脚架还能站稳，慢慢倾斜终于倒掉。设问：①观察底面积或支撑面有没有发生变化？②三脚架为什么会歪倒？③联系比萨斜塔，分析其会不会倒掉？什么时候倒？ 试验效果：经过这个试验的分析，学生不仅总结出重心高低影响了结构稳定性，同时，也知道重心位置和支撑面之间的关系，也想到了增强结构稳定的方法，达到学以致用。 四、“相框”试验 小组试验 试验目的：探究结构稳定性与形状有关。

通用技术结构与稳定性ppt课件

通用技术结构与稳定性ppt课件 篇一：通用技术结构与稳定性 结构与稳定性 一、教学目标 1. 知识与技能目标 (1) 了解稳定性的概念。 (2) 知道影响结构稳定性的主要因素。 (3) 能对简单的结构进行稳定性分析。 2. 过程与方法目标 通过试验使学生明白影响结构稳定性的因素，并掌握分析结构稳定性的方法。 3. 情感态度和价值观目标 提高学生的上课热情，培养学生从生活中发掘与通用技术相关的内容，可以技术的思维解决或解答一些简单的技术问题。 二、教学重点 ⑴ 对结构稳定性的理解。

⑵ 分析影响结构稳定性的主要因素。 三、教学难点 分析影响结构稳定性的因素。 四、教学方法 讲授法、试验法、分析法等。 五、设计思想 1. 教材分析 本单元内容是《技术与设计2 》的第一个主题，该单元总的设计思 路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构，“结构”和“设计”共同构成本单元两个核心概念。而结构的稳定性又是结 构的重要性质之一，因此，本节内容在《结构与设计》中起到举足 轻重的作用，所以教材通过马上行动、案例分析、探究、小试验及 阅读等手段引导学生理解结构的稳定性、探究影响结构稳定性的主 要因素，这样不仅可以使学生对结构的基本概念有更深的认识，而 且也为以后结构的强度、结构的设计等奠定了良好基础。 2. 设计理念 本节课设计紧紧抓住课程的标准“能通过技术试验分析影响结构稳 定性的因素，并写出试验报告”,突出教材的“探究”的教学指引。 在教学中为了使学生更易学到相关知识，以“影响结构稳定的主要 因素”为主线，并以这条主线展开教学，使学生达到了解并应用知

识的最终目的。课堂安排具有开放性的学生定性的小试验，可以教师演示，也可以教师提供道具学生上台亲自做试验。从而加深对影响结构稳定性因素的理解。在完成之后还可以让结构完成试验报告的书写，掌握简单试验试验报告的书写方法。 3. 教学策略设计 （1）通过身边的台风破坏的例子引入本节课内容，引起学生学习兴趣，并提出结构稳定性的概念。 （2）通过一些图片的展示，让学生分析影响其稳定性的原因，最后教师总结。 （3）提出影响结构稳定性的主要因素，并通过试验、探究活动等形式对影响结构稳定性的因素进行具体分析。 （4）安排一些适当的思考使学生参与课堂，主动思考与研究，提高课堂有效性。 4. 学情分析 学生通过第一节“常见结构的认识”的学习，对结构的概念，结构的受力、及结构的一般分类有了初步的认识。并且在生活中常常见到一些稳定与不稳定的结构，因此对结构的稳定性的认识有一定的探索欲望。学生原本对结构稳定性的认识仅仅停留在感性层面上，即凭感觉觉得它是稳定还是不稳定的，没有上升到理性认识高度。因此通过典型案例分析、亲自动手试验等途径，学生完全能够达到本节内容的学习目标。

结构的稳定性

结构的稳定性 一、教材内容分析： 本节内容在《结构和设计》中起到举足轻重的作用，不仅可使学生对结构的基本知识有更深的认识与巩固，而且也为以后结构的强度、结构的设计等教学打好基础。在教学中要充分利用探究、实验、讨论、小组合作的教学方法。 二、教学目标： 知识与技能：了解影响结构稳定的主要因素 过程与方法：通过讨论、分析等方法使学生懂得应用相关的理论知识 情感态度价值观：通过分析讨论等得到结论，培养学生的观察能力，体验学习乐趣。渗透安全教育、德育教育。 三、教学重点与难点： 重点：影响结构稳定的主要因素 难点：利用所学知识解决有关现象 四、教学策略： 在教学中为了使学生更易学到相关知识，必须以“影响结构稳定的主要因素”为主线，并以这条主线进行展开，使学生达到应用知识的目的。 五、教学资源： 生鸡蛋和熟鸡蛋、单脚撑自行车、照相机的三角架、陀螺、不倒翁、啤酒瓶、方木块等六、教学过程： （一）、引入新课： [探究]；创新意识培养，老师拿一熟鸡蛋，请学生让它站起来。

方法一：当从侧面让它旋转起来时，它就会竖直地站立起来，生鸡蛋是不成的，里面的蛋清、蛋黄等液态的东西由于惯性，不随外壳一起转，所以这就成为鉴别生鸡蛋和熟鸡蛋的方法。链接：这里有两个问题使人百思不解，物体运动只能使它趋向于降低重心，而鸡蛋一转，由平放而立起重心反而提高了；另外，谁都知道陀罗定向，鸡蛋在桌面上绕竖直轴转动时，转的方向不动而鸡蛋自己翻身而起；其三，任何物体底面越平越稳定，鸡蛋却偏偏不安于现状，偏要一尖儿着地立起来，本来是躺着时与桌面接触面积更大的状态更稳。 这个谜，直到本世纪八十年代初才解开。一位美国的物理系研究生，通过电脑进行复杂的运算，终于从理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。鸡蛋在旋转起来时，支持点周围也不免与支持面（桌面）产生摩擦，而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当鸡蛋摇摇晃晃地立起来，终于使一个尖端着地时，就逐渐达到了支持点面积最小，稳定旋转的状态，水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。当然，由于摩擦，它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃，最后，倒下来，因为这时它要趋向重心更低，更稳定的状态。方法二：轻轻一敲，那稍微碎了一点壳的蛋就稳稳地立在桌上，讲的是脑筋急转弯，是个逻辑问题，因为大家下意识的前提是鸡蛋不能损坏，这也是创新意识，要打破传统凝固思维。链接：一四九二年哥伦布发现了新大陆之后，回到了西班牙。在一次欢迎宴会中，忽然有人高声说道：“我看这件事不值得这样庆祝。哥伦布不过是坐着船往西走，再往西走，碰上了一块大陆而已。任何一个人只要坐船一直向西行，都会有这个发现。”宴会席上顿时鸦雀无声，面面相觑。哥伦布笑着站起来，顺手抓起桌上放着的熟鸡蛋，说：“请各位试试五看，谁能使熟鸡蛋的小头朝下，在桌上站住?”大家都拿起面前的热鸡蛋，试着、滚着、笑着，但谁也没把它立起来，哥伦布微笑着，拿起熟蛋，把尖头往桌上轻轻一敲，那稍微碎了一点壳的蛋就稳稳地立在桌上了。那人高叫道：“这不能算，他把蛋壳摔破，当然可以站住。” 这时，哥伦布正色说道：“对!你和我的差别就在这里，你是不敢摔，我是敢摔。世界上的

结构与稳定性

结构与稳定性 教学内容教学目标分析 本节课内容为“苏教版”“技术与设计2”第一单元第二节《稳固结构的探析》的第一部分——结构与稳定性。在前面的学习中，学生已经了解了结构的含义，认识了常见的几种结构，本课是在此感性认识的基础上探究了结构的重要性之一的稳定性，可使学生对结构的基本知识有更深的认识，为后续的结构设计奠定了良好的基础。通过技术试验和案例式的探讨有利于提高学生的分析能力和培养学生的探究精神。教学目标如下： 1知识与技能 （1）理解结构稳定性的含义 （2）通过探究试验，分析总结出影响结构稳定性的主要因素 2过程与方法： （1）通过讨论分析等方法使学生懂得应用相关的理论知识完成对学习重难点的理解。（2）通过小组合作探究，动手实践，加深对教学重难点的掌握。 3 情感态度与价值观： （1）增强学生对结构内涵的理解，激发学生结构设计的兴趣和欲望。 （2）增强学生学生探究的思想和意识，培养创新品质，提高审美意识。 （3）增强面对技术世界的热爱，增进良好的合作交流能力。 教学重点难点 1教学重点： （1）结构稳定性的含义。 （2）影响结构稳定性的主要因素：重心位置支撑面的大小结构的形状 2 教学难点： 影响结构稳定性的主要因素：重心位置支撑面的大小结构的形状 学情分析： 在前面的学习中，学生已经了解了结钩的含义，认识了几种常见的几种结构，是一种感性的认识，并未形成对结构的深层理解，缺乏对结构的理性认识，难以形成系统的知识架构，对结构设计缺少经验。对于结构稳定性的内涵容易和强度的内涵模糊混淆。然而，高中学生的观察能力和思维能力已经具备一定的成熟性，在学习完“技术与设计1”模块后，学生已经具有技术基础的认识和较大的创造冲动，具有一定的技术试验的能力，为后续的结构设计做好知识铺垫。 教学资源准备 1 准备一些实物：不倒翁玩具矿泉水瓶吹风机三角形和四边形 2 为学生准备筷子橡皮筋等实践活动用具 教学策略 1 采用直观教学法，通过试验演示举例图片和实物展示直观的演示，有利于激发学生的学习兴趣和创造灵感，促进对结构稳定性的理解。 2 采用探究式的教学方法 以教材内容为基本探究中心，以学生自主学习和合作讨论为前提，充分调动学生的积极性，为学生提供充分自由表达，质疑，探究，讨论问题的机会，通过个人，小组等多种讨论简答和尝试活动，立足于学生的直接经验和亲身经历。 教学过程： 本节课的三大步骤：

结构与稳定性

一、课题：结构与稳定性 二、教学目标： 1、知识与技能：理解结构稳定的概念以及通过实验分析总结出影响结构稳定的主要因素。 2、过程与方法：通过探究、讨论、分析等教学方法，使学生懂得应用相关的理论知识。 3、情感态度与价值观：增强学生对结构稳定性的认识。培养创新品质，提高审美意识。渗透安全教育，德育教育。 三、教材分析：本节是“苏教版”《技术与设计2》第一章第二节《稳固结构的探析》的第一主题“结构与稳定性”。该章的总体设计思路是：认识结构、探析结构、设计结构、欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念。是对结构认识的基础上作进一步深入的学习，而结构的稳定性是结构设计中需要考虑的重要因素之一，可使学生对结构的基本认识有一个更深入的认识与巩固，为后续的结构的强度，结构的设计等教学奠定良好的基础。利用探究，讨论，对比等方法提高学生创新的品质和分析能力。 四、学情分析：学生在前面的学习中已经初步掌握了结构的基本知识。因此在教学中尽量多列举些涉及结构的稳定性的生活实例，便于师生进行互动探讨，帮助学生加深对影响结构稳定因素的理解。基于学生对三角形结构的结实稳固和物体结构的重心越低越稳定相关知识已经通过其它学科在理论有所了解，本节课主要精力要放在对具体实物结构稳定性的分析上。 五、教学重点：影响结构稳定性的主要因素：重心位置，支撑面的大小和结构的形状 六、教学难点：（1）接触面与支撑面 （2）利用所学的知识解决生活中的有关现象 七、教学策略：在教学中为了使学生掌握相关知识，教师切实的去创造环境，调动学生的各个方面的能力，如：表述的能力、思考的能力、发现问题的能力、解决问题的能力、合作学习的能力等。把课堂还给学生、让学生成为课堂的主体，让学生去说、去想、去做，以“影响结构稳定的主要因素”为主线，通过举例，图片和实物展示激发学生的学习兴趣和创造灵感，以达到应用知识的目的。 八、教学过程： 教师：（观看幻灯片）看下面这些图片，在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。是什么原因出现了图上所示的现象？

结构的稳定性

《结构的稳定性》教学设计 一、教学日期 2010年1月13日下午1：40 二、教学目标 知识与技能： 理解结构稳定的概念以及通过实验分析总结出影响结构稳定的主要因素。 过程与方法： 通过探究、讨论、分析等教学方法，使学生懂得应用相关的理论知识。 情感态度与价值观： 增强学生对结构稳定性的认识。培养创新品质，提高审美意识。渗透安全教育，德育教育。 三、教材分析 本节是“苏教版”《技术与设计2》第一章第二节《稳固结构的探析》中“结构的稳定性”内容。该章的总体设计思路是：认识结构、探析结构、设计结构、欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念。是对结构认识的基础上作进一步深入的学习，而结构的稳定性是结构设计中需要考虑的重要因素之一，可使学生对结构的基本认识有一个更深入的认识与巩固，为后续的结构的强度，结构的设计等教学奠定良好的基础。利用探究，讨论，对比等方法提高学生创新的品质和分析能力。 四、学情分析 学生在前面的学习中已经初步掌握了结构的基本知识。因此在教学中尽量多列举些涉及结构的稳定性的生活实例，便于师生进行互动探讨，帮助学生加深对影响结构稳定因素的理解。基于学生对三角形结构的结实稳固和物体结构的重心越低越稳定相关知识已经通过其它学科在理论有所了解，本节课主要精力放在对具体实物结构稳定性的分析上，主要让学生了解影响结构稳定性的几个基本因素。 五、教学重难点 重点：影响结构稳定性的主要因素：重心位置，支撑面的大小和结构的形状难点：（1）接触面与支撑面（2）利用所学的知识解决生活中的有关现象六、教学策略 在教学中为了使学生掌握相关知识，教师切实的去创造环境，调动学生的各个方面的能力，如：表述的能力、思考的能力、发现问题的能力、解决问题的能力、合作学习的能力等。把课堂还给学生、让学生成为课堂的主体，让学生去说、去想、去做，以“影响结构稳定的主要因素”为主线，通过举例，图片和实物展示激发学生的学习兴趣和创造灵感，以达到应用知识的目的。 七、教学环境和资源 教学环境： 科技楼五楼通用技术实验室 教学资源： 多媒体、不倒翁、矿泉水瓶、纸、板条、屏风等 八、教学方法 讲授法、技术试验法、分析讨论、小组合作法、自主探究法、观察发现法、案

ANSYS结构稳定性分析

第三章几何非线性与屈曲分析 3.1 几何非线性 3.1.1 大应变效应 一个结构的总刚度依赖于它的组成部件（单元）的方向和单刚。当一个单元的结点经历位移后，那个单元对总体结构刚度的贡献可以以两种方式改变。首先，如果这个单元的形状改变，它的单元刚度将改变（图3-1(a) ）。其次，如果这个单元的取向改变，它的局部刚度转化到全局部件的变换也将改变（图3-1（b））。小的变形和小的应变分析假定位移小到足够使所得到的刚度改变无足轻重。这种刚度不变假定意味着使用基于最初几何形状的结构刚度的一次迭代足以计算出小变形分析中的位移（什么时候使用“小”变形和应变依赖于特定分析中要求的精度等级）。 相反，大应变分析考虑由单元的形状和取向改变导致的刚度改变。因为刚度受位移影响，且反之亦然，所以在大应变分析中需要迭代求解来得到正确的位移。通过发出NLGEOM ，ON（GUI路径Main Menu>Solution>Analysis Options)，来激活大应变效应。这种效应改变单元的形状和取向，且还随单元转动表面载荷。（集中载荷和惯性载荷保持它们最初的方向。）在大多数实体单元（包括所有的大应变和超弹性单元），以及部分的壳单元中大应变特性是可用的。在ANSYS/Linear Plus程序中大应变效应是不可用的。 图3-1 大应变和大转动 大应变过程对单元所承受的总旋度或应变没有理论限制。（某些ANSYS单元类型将受到总应变的实际限制──参看下面。）然而，应限制应变增量以保持精度。因此，总载荷应当被分成几个较小的步，这可用〔NSUBST ，DELTIM ，AUTOTS 〕命令自动实现(通过GUI路径Main Menu>Solution>Time/Frequent)。无论何时如果系统是非保守系统，如在模型中有塑性或摩擦，或者有多个大位移解存在，如具有突然转换现象，使用小的载荷增量具有双重重要性。 3.1.2 应力－应变 在大应变求解中，所有应力─应变输入和结果将依据真实应力和真实（或对数）应变（一维时，真实应变将表示为ε=Ln(l/l 0 ) 。对于响应的小应变区，真实应变和工程应变基本上是一致的）。要从小工程应变转换成对数应变，使用ε Ln=Ln(l+ε eng )。要从工程应力转换成真实应力，使用σ true=σ eng(1+ε eng ) （这种应力转化仅对不可压缩塑性应力─应变数据是有