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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划同样的材料做电线杆六年级科学期中考试试卷本试卷四大题，满分100分。考试时间为60分钟。一、我能选择1、三角形框架最大的特点是。A、稳定B、面积小C、省材料2、用同样的材料做电线杆，做成比较好。A、空心的方形的B、空心的圆形的C、实心的圆形的3、许多桥梁建成拱形，主要是为了A、更加美观B、透气性好C、更加牢固4、下列形状中最为坚固的形状是。A、正方体B、长方体C、球形5、下列哪个框架不易变形。A、B、C、D、6、安全帽承受压力好的性能的是利用的原理。A、拱形B、圆顶形C、塔形7）是增
2、强抗弯曲能力实验中抗弯力最强的。A、C、8）的。A、平放B、立放9、下列哪种情况下最省力？A、B、C、10、力点离支点近，重点离支点远的杠杆是。A、省力杠杆B、费力杠杆C、既不省力也不费力11、动滑轮在使用时能起作用。A、省力B、改变用力方向C、既省力又能改变用力方向12、既能改变用力方向又能省力的滑轮是。A、定滑轮B、滑轮组C、动滑轮13、学校旗杆顶端的滑轮属于。A、定滑轮B、动滑轮C、滑轮组14、框架结构中的“小格子”大多数是形状的。A、梯形B、长方形C、三角形15、底部的物体，不容易倒。A、越大越轻B、越大越重C、越小越轻16、的物体最容易倒。A、上小下大B、上下一样重C、上大下小17、
3、的物体放的稳。A、上小下大B、上下一样重C、上重下轻18、的物体最不容易倒。A、上小、轻，下大重B、上大、轻，下小重C、上大、轻，下小重19、在使用下列滑轮时不能改变用力方向的是：A定滑轮B动滑轮C滑轮组20、下列工具中利用斜面这一简单机械原理的工具是A镊子B钉锤C斧头D老虎钳二、我会填空：1、像开瓶器那样能绕着一个固定支点将物体撬起的简单机械叫做。杠杆上用力的点叫做_；承受重物的点叫做_；起支撑作用的点叫做_。2、杠杆省力与否与杠杆的三个点的位置有关，当力点到支点的距离大于重点到支点的距离时是_杠杆；当力点到支点的距离小于重点到支点的距离时是_杠杆。3、像螺丝刀那样，由较大的“轮”和较小的“
4、轴”组合起来的简单机械叫做_，我们生活当中很多地方都应用了轮轴的原理。4、像旗杆顶部的轮子一样，固定在支架上不随重物移动的轮子叫做，它的作用是改变_；可以随重物一起移动的滑轮叫做_，它的作用是_；把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了，滑轮组既能又能。5、横梁的抗弯曲能力与横梁的材料、和厚度有关。6、建筑物的框架结构最基本的形状是形和四边形。7、螺丝刀的刀柄比刀杆要刀柄上还有凹槽，这可以。8、像搭在汽车车厢上的木板那样的简单机械叫做。三、我会判断：1、凡是杠杆都是用来省力的。2、翘翘板不是一种杠杆。3、汽车的方向盘是一种轮轴。4、螺丝钉的纹路也是一种斜面。5、为了让汽车开上去省力一点，盘山公路修
5、成斜面的。6、圆顶形和球形是拱形的组合，所以可以承受更大的压力。7、许多桥梁建成拱形，主要是为了更加美观。8、三角形和四边形是最基本的框架，四边形框架的稳定性最好。9、改变材料的形状不可以增大它的抗弯曲能力。10、框架铁塔结构具有底面大，下面重，风阻小等特点。11、轮轴的轮越大，轴越小，用轮带动轴转动就能越省力。12、圆顶形的龟壳，主要是让乌龟更加漂亮。四、我会探究：研究问题：斜面坡度大小对用力情况有影响吗？我的猜想：坡度越小越，坡度越大越不省力。我研究的方法：搭建不同坡度的斜面。如下图A、B、C、整理数据：得出结论：斜坡都能省力，越省力，坡度越大越不省力。找出开瓶器这种杠杆的力点、重点。?O
6、?_?_?_?_?_线_?_?_?_?_?_?：?号?学?_?_?_O_?_?_?_?_?_?_?_?_?_?_?_?：?名?姓_封_?_?_?_?_?_?_?_?_?_?_?_?_?：?级O班?密?校?学?O?远恒佳教育集团XXXX学年度上学期六年级科学期中考试答题卷(XX、11)本试卷四大题，满分100分。考试时间为60分钟。一、我能选择1、。；。2、。3、。4、，；，。，又能。5、，。6、。7、8、三、我能判断四、我会探究：找出开瓶器这种杠杆的力点、重点。电线杆外形和截面设计的力学分析姓名班级学号选课序号摘要：约200字一提出问题在日常生活和生产中，随处可见用来架设电线的电线杆，电线杆是
7、可视为横截面为圆环面的上细下粗的杆件，而且均设计成空心结构。这样的设计是否可以真正提高电线杆这一杆件的强度？还是只是为了节省材料，降低成本？图1电线杆实景图二分析问题材料力学的任务是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，以最经济的代价为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，为构件设计提供必要的理论基础的计算方法。换句话说，材料力学是解决构件的安全与经济问题。所谓安全是指构件在外力作用下要有足够的承载能力，即构件要满足强度、刚度和稳定性的要求。所谓经济是指节省材料，节约资金，降低成本。当然构件安全是第一位的，降低经济成本是在构件安全的前提下而言的。实际工程问题中，构件都应有足够的强度、刚度和稳定
8、性。本文以电线杆为研究对象，其简化力学模型如图1所示。从强度条件出发研究其结构设计的合理性。电线杆的破坏形式主要以折断为主，即属于弯曲以致杆件受到破坏，根据材料力学的弯曲强度理论，弯曲正应力是控制强度的主要因素。弯曲强度理论是：因此，要提高杆的强度，除了合理安排受力，降低Mmax的数值以外，主要是采用合理的截面形状，尽量提高抗弯截面模量W的数值，充分利用材料。而对于电线杆杆件来说，在不改变Mmax的情况下，可通过增大抗弯截面模量W来提高弯曲强度。电线杆的中空结构提高了它的强度、刚度和稳定性。图1电线杆的力学模型图2实心和空心电线杆截面图弯曲强度分析：根据材料力学的弯曲强度理论,弯曲正应力是控制
9、强度的主要因素,弯曲强度条件为Mmax?W?max?实心圆截面和空心圆截面的抗弯截面模量分别是：W实?W空?32d3D1)D?32D3(1?4)(?式中，d是实心杆直径，D是空心杆外径，D1是空心杆内径，=D1/D为空心杆内外径之比。当空心杆和实心杆的截面积相同时?4d2=?4(D2?D12)可得d2=D2-D12=(1-2)D2d=(1-?)D把上式代入实心圆截面的抗弯截面模量212将W实=?32(1-?)D=2323?32(1-?)(1-?)D3与W空=2212?32(1-?4)D3=?32(1-?2)(1+?2)D3比较31322W实?D(1-?)?1W空3?D32则空心圆截面的抗弯截面
10、模量比等截面积的实心圆截面的抗弯截面模量大，并且空心圆截面杆的内、外直径的比值越大，其抗弯截面模量越大，抗弯截面模量越大，杆的抗弯强度越高。因此，空心杆比实心杆的抗弯强度高。例如=时，空心杆是同样重量的实心杆的抗弯强度的两倍，因为杆件横截面上的任意点处的弯曲正应力与该点到中性轴的距离成正比。即杆横截面上离中性轴越远，正应力越大，中性轴附近的正应力较小，这样中性轴附近材料的性能未能充分发挥。为了充分利用材料，应尽可能地把材料置放在离中性轴较远的地方。空心圆截面是将实心圆截面中性轴附近的集中材料移置到离中性轴距离较远处，以提高其抗弯强度。挠度和转角是弯曲变形的两个基本量，杆件抵抗弯曲变形的能力即为
11、弯曲刚度。挠度和转角与杆件横截面对中性轴的惯性矩成反比，即惯性矩越大，弯曲变形越小，弯曲刚度越高。所以增大杆件横截面对中性轴的惯性矩，是提高弯曲刚度的有效措施之一。实心圆截面和空心圆截面对其中性轴的惯性矩分别是:I实?I空?64d4?64D4(1?4)式中d、D、D1的含义同前面。当空心杆和实心杆的截面积相等时，空心圆截面比实心圆截面对其中性轴的惯性矩大，并且空心圆截面内外直径的比值越大，其对中性轴的惯性矩越大，惯性矩越大，杆的抗弯刚度越高。因此，空心杆比实心杆的抗弯刚度要好。电线杆上细下粗，是变截面杆件。同时电线杆可看成是轴线铅垂的悬臂梁。图3为电线杆的弯矩图。在外荷载作用下，沿杆自上而下各
12、截面的弯矩越来越大，电线杆底部所受的弯矩最大，所以电线杆下端较受小弯矩的上端粗。电线杆上细下粗这一特征也是等强度杆的应用。电线杆这种上细下粗的中空结构在满足其承载能力的前提下，节约了材料，减轻了自重，降低了成本。图3电线杆的弯矩图稳定性分析电线杆的中空结构同时提高了其稳定性。对于细长杆，由临界压力的欧拉公式：?2EIPcr=2(?l)可得截面的惯性矩越大，则临界压力越大，对于中柔度杆，根据压杆临界应力的经验公式:cr=a-b可知，柔度越小临界压力越高，?li可见，提高惯性半径i的数值就能减小的数值。i?对于实心圆形截面i实心?d?4?对于空心圆形截面i空心?如不增加截面面积，而把实心圆形截面改
13、成空心圆形截面，就能取得比较大的I和i，这就等于提高了临界压力。空心的环形截面与实心圆截面比较，若两者截面面积相等，环形截面的惯性矩I和惯性半径i都比实心圆截面的大得多。因此，空心杆的稳定性比实心杆的稳定性大得多。三结论从弯曲强度和弯曲刚度及稳定性角度，分析了空心电线杆的外形和截面设计的合理性。在日常生活中，对于一些主要受到弯曲破坏的构件，应用类似于电线杆结构的设计理念来设计构件，可提高弯曲强度和弯曲刚度及稳定性。参考文献1吴国建.材料力学弯曲变形内力的讨论.硅谷,(18),XX,31-32.2哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学(第7版)M.北京:高等教育出版社,XX.3刘鸿文.材料力学I、II(第5版)M.北京:高等教育出版社,XX.4范钦珊,蔡新,郭占起,工程力学M.机械工业出版社,XX.5许本安,李秀治材料力学M.上海交通大学出版社,1988.6金蓉工程力学M.大连海事大学出版社,XX.7单辉祖工程力学M.高等教育出版社,XX.电线杆外形和截面设计的力学分析选课序号(必填)姓名学号
