1、料倉結(jié)構(gòu)模型設計與加載試驗1 命題背景料倉為各種松散材料或流動性物料的儲存或轉(zhuǎn)運設備，既可儲存物料，也可控制物料的流量，改變物料的流向。多應用于化工、倉儲、土木工程、鋼鐵、煤炭、石油等行業(yè)。是一種較常見的小型工程設備和結(jié)構(gòu)。其主要承受豎向力（物料和結(jié)構(gòu)自重）和水平力（風荷載、地震荷載和撞擊荷載等）。結(jié)構(gòu)在偶然荷載（如爆炸、撞擊等）作用下的性能越來越引起研究者和工程技術(shù)人員的重視。本屆結(jié)構(gòu)設計競賽以工程結(jié)構(gòu)實際應用為背景，擬通過結(jié)構(gòu)模型的設計、制作與加載試驗，探討料倉結(jié)構(gòu)在豎向和水平撞擊荷載作用下的受力性能和破壞特點，為該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計提供參考。2 模型要求（1）料倉裝料重量最大為60kg（

2、容重約4100kg/m3的鐵砂，噴砂處理用的菱角鐵砂g18，襄陽博航金屬磨料有限公司），料倉形狀不限，典型料倉示意圖見圖1所示。（a）立面圖 （b）平面圖圖1 模型示意圖（2）模型總高度h不超過900 mm，平面尺寸不大于200 200 mm（水平投影），料倉下端出料口離底板高度h不小于200mm，出料口尺寸不大于60x60mm，出料口中心與模型底板中心重合。料口門可反復使用，以保證其能夠?qū)崿F(xiàn)多次填料和卸料。（3）料倉下端設置一個運料出口，其尺寸能保證長160mmx寬120mmx高195mm的模擬車輛進出。（4）模型在離底板高度200 2 mm處應設置水平?jīng)_擊荷載加載點c或c，水平?jīng)_擊荷載采用

3、自由落體高度100mm的4kg、6kg重物通過牽引繩產(chǎn)生。加載點必須設置在模型運料出口一側(cè)的最外側(cè)柱上（cd和od或cd和od夾角最大的柱），作用方向為c點和d點的連線，d位于加載臺中軸線上，d距離模型底板中心o的水平距離為400mm。（5）選手自行設計連接方案（僅限于提供的材料），便于模型與拉索端部的u形卡可靠連接，u形卡詳見圖2。圖2 u形卡詳圖 圖3 模型底板（6）模型應與統(tǒng)一給定底板（400mmx400mmx20mm，膠合板）有可靠連接，模型通過底板和m10的螺栓與加載裝置的加載臺座連接。模型底板見圖3所示。（7）模型上應設置尺寸不小于30mmx30mm的位移測試平面，中心離模型底板距

4、離為400mm，位于模型平面中軸線上（圖1）。 圖4 加載裝置圖3 模型加載（1）豎向荷載：采用鐵砂模擬料倉裝料加載，裝料重量40kg或60kg可選。鐵砂填料出口離模型底板高度930mm，進料口為50mmx50mm，設置有快速開啟小門，加載時由工作人員操作開啟裝料。裝料完畢持續(xù)時間20秒鐘后分級施加水平?jīng)_擊荷載。（2）水平加載：水平荷載分2級施加。砝碼重量分別為4kg、6kg，自由落體高度統(tǒng)一取為100 mm（即砝碼自由落體100 mm后，模型開始受沖擊荷載作用），每級荷載持續(xù)時間為20秒鐘。（3）卸除水平荷載后，開始卸料，時間不超過2分鐘。以自然卸除的物料重量作為計分重量。4 模型材料與工具

5、競賽期間，承辦方為各隊提供如下材料及工具用于模型制作，不得擅自使用其它材料。 (1) 竹材：用于制作結(jié)構(gòu)構(gòu)件。竹材規(guī)格及數(shù)量見表 1。表1 竹材規(guī)格及數(shù)量竹材名稱竹材規(guī)格數(shù)量備注本色側(cè)壓雙層復壓竹皮1250*430*0.50mm2張竹材力學性能參考值：彈性模量 1.0104mpa抗拉強度60mpa本色側(cè)壓雙層復壓竹皮1250*430*0.35mm2張本色側(cè)壓雙層復壓竹皮1250*430*0.20mm2張(2) 502膠水，8瓶（規(guī)格 25克），用于模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接。(3) 模型底板：底板材料為竹制，厚度 20mm ，長、寬分別為400mm 和400mm。底板上除預設孔洞外不得另行鉆孔和減

6、薄加工。底板孔洞標注參見圖 4。 (4) 制作工具：美工刀（3把），1米鋼尺（1把），三角板（2塊），圓規(guī)（1把），砂紙 （10 張），銼刀（1把）、剪刀（1把）、手套（3付）、簽字筆（1支）、鉛筆（1支）、橡皮 1塊）。 (5) 竹材及底板購買：杭州邦博科技有限公司，王軍龍址：杭州市文一路310號中竹大廈國家林業(yè)局竹子研究開發(fā)中心5 競賽流程及要求（1）得到入場指令后，各隊隊員迅速將模型固定于加載臺座上，并將水平加載裝置與模型水平加載點連接，整個安裝過程不得超過8分鐘。（2）比賽正式開始后，參賽隊代表先進行2分鐘陳述，之后評委提問2分鐘，然后依次進行三級加載。（3）

7、每級加載時，出現(xiàn)下列任一情形則判定為模型失效。 不能正常完成裝料和卸料； 加載過程中料倉任意部位出現(xiàn)可見裂縫或物料泄漏（含出料口）； 加載過程中模型結(jié)構(gòu)垮塌。（4）模型加載成功所對應的荷載和位移才能用于計算得分。6 評分標準模型評分按總分100分計算，評分標準見表2所示。項目編號項目名稱評分標準分值備 注1計算書完整性、準確性6 結(jié)構(gòu)選型及布置、主要構(gòu)件及節(jié)點詳圖、計算簡圖、荷載分析、內(nèi)力分析、承載能力驗算等清晰性、規(guī)范性42模型質(zhì)量結(jié)構(gòu)合理性與創(chuàng)新性6模型制作美觀性43現(xiàn)場表現(xiàn)現(xiàn)場陳述3現(xiàn)場答辯24加載試驗*模型強度50最大荷重比計50分模型剛度25最大剛重比計25分*加載試驗評分方法：（1）模型強度 （共50分）根據(jù)式（1）計算模型荷重比e1（1）式中，wv為出料重量；m為模型凈重量。根據(jù)各模型荷重比計算其得分k1，如式（2）（2）式中，e1max為所有模型中的最大荷重比。（2）模型剛度 （共25分）水平荷載加載成功，根據(jù)該級荷載下水平位移和荷載大小計算模型剛度的得分。根據(jù)式