目第1章結(jié)構(gòu)方 設計構(gòu) 如何選擇合理的結(jié)構(gòu)形 結(jié)構(gòu)選 模型結(jié)構(gòu)選 從題中求解，用計算定 關(guān)于模型設計的若干考 模型設計特 結(jié)構(gòu)布 模型整體三視 主要構(gòu)件詳 第2章材料力學性能及截面選 材料力學性 材料力學特征分 材料力學實 竹材密 試驗得出的結(jié) 截面的選取以及結(jié)構(gòu)受力簡 第3章結(jié)構(gòu)分 結(jié)構(gòu)分析模 截面以及材料屬 不同工況下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分 工況1作用下內(nèi)力及位移分 工況2作用下內(nèi)力及位移分 工況3作用下內(nèi)力及位移分 工況4作用下內(nèi)力及位移分 工況結(jié)果分 第4章模型制 制作流 下 桿件制 組 結(jié) 附表 工況1作用下內(nèi)力及位移 附表 工況2作用下內(nèi)力及位移 附表 工況3作用下內(nèi)力及位移 附表 工況4作用下內(nèi)力及位移 1章系的合理性，經(jīng)濟性和實用性。結(jié)構(gòu)設計，應以“安全、適用、經(jīng)濟”為如何選擇合理的結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)選從題中求解，用計算定150mm-200mm范圍內(nèi)，橋面長度不小于橋墩的凈跨度橋面在跨度加載點處的結(jié)構(gòu)寬度應不大于200mm，60mm50mm面標高以上可以有結(jié)構(gòu)構(gòu)件，但應保證有一定寬度及高度的通車，能讓橫截面150mm（寬）×150mm（高）的無質(zhì)量汽車模型順利通過整個橋面。橋底以小于800mm，中部主航道500mm范圍內(nèi)未加載前通航不小于150mm關(guān)于支座“加載在兩水高的平臺間進行模型加載時兩側(cè)橋墩支（用分發(fā)的材料自行制作）分別用壓緊鋼板固定于加載承臺上”。 整體結(jié)構(gòu)示意1-2我們的結(jié)構(gòu)設計思路來源于實際工程中常用的一個上承式拱橋結(jié)構(gòu)(1-2)。的特點。經(jīng)試驗證明，竹皮做成桿件后的抗壓強度是非?？捎^的，因而使得3(1 (2 結(jié)構(gòu)單榀簡化基本體我們的桁架 等跨的簡支梁1(123(1(213(1(2123(3(1(21150000 3(1(3(1(21 (1 2圖1- 00，不能充分發(fā)揮材料作用。00，較拱更優(yōu)。1-1中兩榀之間的連桿還有那兩組相互交叉的拉帶，在側(cè)向荷載開始施加時，模1.4.23小節(jié)中我們會來講解這個承性范圍內(nèi)的角鋼形狀的桿件來組成橋面，不比賽規(guī)則。Midas進行反復模擬計算，（以關(guān)于模型設計的若干1-1為本次參賽的結(jié)構(gòu)方案。結(jié)構(gòu)底部支座四個腳（支座）壓在鋼板下，421mm,800mm900mm。模型整體三視1-7 3D模擬正視 側(cè)視 圖1-103D側(cè)視 俯視 圖1-123D俯視主要構(gòu)件詳（四根）采用0.35mm竹皮作為內(nèi)層，截面采用12mm×9mm，材料上內(nèi)層0.35mm0.2mm竹皮包貼三面加上內(nèi)層（3mm。 主桿三視

主桿實物0.35mm竹皮單層制作，8mm×8mm150mm，兩頭采用多出來主桿寬度的一個L 中間連桿三視 圖1-16中間連桿實物圖1-17承臺三視 圖1-18承臺實物6mm60mm的0.5mm+0.2mm中間小連桿（4根圖1-19中間小連桿三視 圖1-20中間小連桿實物3kg的橫向風荷載，我們在模型兩榀之間安置了四個的連桿，0.35mm竹皮單層。1-21三者為橋面的重要組成部分,0.35mm竹皮對折，尺細節(jié)詳1-221-231-241-251-261-272章破壞形式，我們通過材料力學中的公式進行分析，在求解過程中使用了軟件對于我們所列出的非線性方程組求解，得出了詳細的結(jié)果，用理材料力學特征60MPa502膠水作為粘結(jié)劑。502膠本次競賽中使用的竹材均為本色復壓竹皮，有三種規(guī)格：1250×430×0.50mm1250×430×.35mm1250×430×.20mm60P，而竹材的抗折和抗剪能力較差；另外，它的橫紋力學性能也較差。在設計與制作過程中，我們應充分利用竹材順紋的拉壓性能，在使用竹皮的時候應盡量采用順紋，同時盡量減小彎折過程中對竹纖維的破壞。與其它材料相比，竹材的延性較好，故我們在設計時也做了充分的考慮。在重復的制作過程中我們發(fā)現(xiàn)不同廠家每一批竹皮甚至是同一廠家不同批次的竹皮在性能上有著不小的偏差，它不僅體現(xiàn)在竹皮的厚度上更體現(xiàn)在竹皮的質(zhì)量上。有時還會碰上竹皮上結(jié)疤過多的地方，竹皮的結(jié)疤處不利于竹皮的彎折，會導致桿件的棱邊在此處發(fā)生變形；同時結(jié)疤處在竹皮的受拉狀態(tài)下也會是一個不穩(wěn)定的因素，有可能產(chǎn)生低于正常受拉強度破壞的現(xiàn)象，我們想出的對策是：.精挑細選，保證重要構(gòu)件處竹皮的良好質(zhì)量；.制作拉帶時適當增加拉帶的寬度給予其的強度富余量以避免因為結(jié)疤而導致的強度破壞關(guān)于竹皮彎折的方面，順紋彎折時我們采片輕微滑痕的形式來保證棱邊的平直，橫紋彎折時0.5mm0.35mm厚的竹皮在光面會比粗糙面在彎折邊上更少的產(chǎn)生順紋方向上的損失；0.2mm厚竹皮在像紙的一面進行橫紋彎折時幾乎不會產(chǎn)生任502502膠水很脆，如果大量涂抹在竹片上會到少量、均勻。另外，502膠水的揮發(fā)性和腐蝕性較強，使用時要，涂膠之后應馬上粘貼，否則粘結(jié)強度將會受到嚴重影響。還有，502涂抹在構(gòu)502502某種程度上會溶解已經(jīng)凝固的自己，造成此處膠水遲遲不干不形成有效502502用量與竹皮強度提升的關(guān)系：502與竹皮的結(jié)合在初始階段呈線性，隨著用膠量的增加竹皮的強度也會隨之增加；達到一個飽和點后，502的用量再不會影響竹皮的強熱熔膠用于加載鋼板（寬度60mm）與模型的固定，根據(jù)大賽要求，因10s屬于模型失效，故研究熱熔膠的粘貼性能意義重大。我組最初根據(jù)實驗過程中碰到的問題是熱熔膠跟鋼板的粘接性能非常差而熱熔膠與竹材的粘結(jié)效果較好。在后來詢問了主辦方的老師后發(fā)現(xiàn)我們對用熱熔膠在鋼板與竹材的粘接方式采用的不恰當，我們是在結(jié)構(gòu)上涂完熱熔膠然后將鋼板放置于膠層之上，而老師講述的正確方式應該是將鋼板放置于結(jié)構(gòu)之上而在結(jié)構(gòu)與鋼板的縫隙之間涂少量熱熔膠。我們又經(jīng)過仔細分析后得出的結(jié)論是：.熱熔膠在冰冷的天氣里凝結(jié)的很快；.鋼板與竹材在沒有壓力的情況下通過熱熔膠的粘接性能十分的差，但是在有壓力垂直施加在熱熔膠粘接面上時鋼板與竹材的粘接性能發(fā)生了質(zhì)的提升。由于題目所給加載裝置上鋼板與鋼板下懸掛荷載砝碼的掛鉤自身已經(jīng)存在有足夠固定住側(cè)向剎車力的重量來提供垂直于粘接面的壓力，所以在實際加載中膠與鋼板的粘接面強度已足夠提供能夠固定住側(cè)向荷載下的鋼板的強度。我組通過多次加載試驗，證明了這一理論分析的正確性。材料力學實502膠水對材料抗拉極限應力的影響情況。保證率之后，得出：1.50260.9Mpa；2.50282.1Mpa30Mpa。竹材密1250mm430mm0.2mm（長×寬×厚）的竹材，測得質(zhì)量分別為73.856g,71.915g,75.788g，取平均值得73.853g，進而算出密度為0.01374g/cm2.同理1250mm×430mm×0.35mm密度為0.02226g/cm2,1250mm×430mm×0.5mm0.02907g/cm2。桿件，0.5mm0.35mm0.35mm0.2mm組合厚度的桿件力學性0.2mm厚竹皮制作的節(jié)點板就能夠保證安全要求。在本次比賽中，所有的桿件均為竹皮為原材料，502做粘合劑做成的。破壞前，都是可近似為線彈性的。因而是滿足使 公式

2

(ul)2I，從而設計截面（

2 使用

cr可推

，再帶入相關(guān)參數(shù)計算min 截面特性計F（最大值單uIImin反推出最合理截設矩形內(nèi)截面的寬為bh，外截面的寬為b0=b+0.55，長為h0=h+0.55。b

桿件截面計算I00x

hyI00y

I

帶入強軸與弱軸的minbb0

h 00 使用畫出上述兩式三維圖像交線。 的求解結(jié)果圖 模擬合理截面bhbhbhbhbhbh 一組5020.35mm3本章采用結(jié)構(gòu)分析軟件Midas2章實測的材料力學性能參數(shù)的基礎(chǔ)Midas中建立計算模型。所采用的分析假定Midas3-13-2及圖3-3分別為計算模型單元編號及節(jié)點編號。3-13-23-3力結(jié)構(gòu)，所以我們采用角鋼截面來作為減輕模型自重的。15kg3kg的砝碼施加橫向水平力（F4=3kg，代表橫向風力。裁判員在以上加砝碼操作完成后開始計時，模型在10秒鐘內(nèi)沒有失效即，10秒鐘內(nèi)沒有失效即視為加載成功。（左車道5kg使兩側(cè)荷載平衡，并通過鋼板中部的拉環(huán)和縱向鋼絲、滑輪裝置添加一個2kg的砝碼施加縱向水平力（F110kg，F(xiàn)210kg，F(xiàn)32kg，F(xiàn)43kg，代表有剎車力情況10秒鐘內(nèi)沒有失效即視為加載成功。50kg，加載結(jié)束（本次比賽50kg50kg50kg。3-143-155035032383工況1作用下內(nèi)力及位移分工況1：在加載鋼板左右兩端的吊鉤上各加上1個5kg3kg的砝碼施加橫向水平力（F4=3kg，代表橫向3-41 工況1軸力3-61 工況1彎矩 工況1X方向位移 工況1Y方向位移3-101Z3-1112.061mm,基本上達到工況三的側(cè)向位移，工況2作用下內(nèi)力及位移分工況2：在加載鋼板右端（右車道）上添加一個5kg砝碼，左端（左車道）3-122 工況2軸力3-142 工況2彎矩 工況2位移工況3作用下內(nèi)力及位移分3：在加載鋼板左端（左車道）5kg砝碼，右端不添加，使2kg的砝3-173 工況3軸力3-193 工況3彎矩 工況3位移工況4作用下內(nèi)力及位移分4（F1=25kg，F(xiàn)2=25kg，F(xiàn)3=8kg，F(xiàn)4=3kg）3-2243-2343-2443-2543-264工況結(jié)果分3-244-1

圖4-14-表4- 柱、梁及拉數(shù)量用材414424444L4L2L41、為避免制作時因偶然因素導致的，所有桿件和節(jié)點板在所需數(shù)量的基礎(chǔ)上多做2-3個，從中選取合格品使用。24-23D54-34-44-54-64-7感謝舉辦方的眾位老師們辛勤不厭煩的回答著每一個學校提出有關(guān)于競賽。了很多，得到了跟原來平靜的學習生活里不一樣的生驗，找到了作為一個大新踐行而不拘泥于的方向前進這也是舉辦本次大賽的目的之一。在這 。附表 工況一作用下內(nèi)力軸力Y方向剪Z方向剪扭矩彎矩彎矩(N11223344556677808099000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000DXDYDZRXRYRZ100000020000003000400000050000006000789附表 工況二作用下內(nèi)力單元Y力Z力(N?彎矩彎矩112233445566778899000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000DYDZRXRYRZ100000200000300400000500000600789附表 工況三作用下內(nèi)力單元Y力Z扭矩彎矩彎矩1122334455667788990000000