关于结构设计方面论文范文素材,与大学生结构模型设计竞赛相关毕业论文开题报告

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摘 要：“第六届全国大学生结构设计竞赛”由国家教育部、住房和城乡建设部、中国土木工程学会联合主办,重庆大学承办,旨在培养大学生的创新意识与合作精神,提高大学生的创新设计能力和动手实践能力.文章以参赛作品《承重结构的模型设计、制作与跨中静荷载作用的加载试验》为例,介绍了结构设计的流程及设计过程中需注意的事项.

关 键 词：承重结构；结构模型；加载试验；强柱弱梁；强剪弱弯；结构刚度

中图分类号：TU317文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）10-0027-02

1概述

大学生结构设计竞赛是国家教育部批准的9个大学生竞赛资助项目之一,大赛旨在培养大学生的创新意识与合作精神,提高大学生的创新设计能力和动手实践能力.“第六届全国大学生结构设计竞赛”由国家教育部、住房和城乡建设部、中国土木工程学会联合主办,重庆大学承办.本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目,以竹皮为设计材料.首先我们要了解竹皮这种材料的力学性能,做到熟练地使用竹皮制作各种杆件.其次按照比赛题目要求,设计合理的结构形式.最后通过实验分析完善结构形式.

2大赛内容及模型设计制作流程

2.1大赛内容及选型

大赛的内容为利用给定材料,在一定时间内设计并制作出一个结构,通过多次重复承载能力试验,一般选出荷重比最大者,决定参赛作品,再综合考虑各项因素决出获奖等级.材料一般采用白卡纸或者是木材,至于结构,一般选择高层建筑模型、简支桥梁模型、大跨屋架模型等.此结构以工程实际为背景,主要受冲击荷载影响.比赛中采用的三级冲击荷载模拟泥石流的冲击.如何使结构在兼顾美观、经济的同时满足各级冲击的要求,成为我们着重考虑的问题.在结构选型中,我们对各种结构形式进行了比较详尽的理论分析和实验比较,着重分析结构自重和荷载分布,以达到较大的效率比.

2.2模型设计制作前期准备

作为一项极具启发性、创造性和挑战性的科技竞赛,大学生结构设计竞赛既考验参赛者的结构设计知识,又锻炼大家的动手实践能力,并在竞赛过程中,考验参赛大学生的综合素质,一个优秀的竞赛作品,必然是参赛者准确把握命题要求、正确运用理论知识并且精确进行模型制作的结晶,因此,在模型设计制作前应考虑设计过程中所应用到的理论知识并加以回顾.

2.3模型制作过程

一个优秀的结构模型,如果没有精细的制作工艺,不管理论设计再怎么完善也将无法付诸实践.这也是大学生结构设计竞赛区别于一般竞赛的地方.模型制作水平在很大程度上依赖于参赛者的手工技巧.

2.3.1设计构思.

（1）根据模型的制作材料,选择适当的结构形式,提高结构刚度和整体性,符合“强柱弱梁”、“强剪弱弯”的要求.

（2）针对不同的结构形式,在保证安全可靠的前提下,尽量优化模型、减轻质量,使荷质比达到最大.

（3）针对不同的荷载分布,通过大量加载实验,观测模型的加速度和位移.在满足安全的前提下,尽可能提高效率比.

（4）合理运用竹皮材料的特性,充分发挥其优越的力学性能.

（5）所有杆件的计算长度及控制长细比均按压杆考虑,以保证安全.

（6）精心设计和制作构件及节点的处理,发现问题及时解决,从实践中不断总结,敢于创新,打破思维定式的约束.

2.3.2模型制作.

俗话说：“成也萧何,败也萧何.”一个优秀的结构模型,如果没有精细的制作工艺,不管理论设计再怎么完善也无法将之付诸实践.这也是大学生结构设计竞赛区别于一般竞赛的地方.

第一,杆件制作.

比赛提供的竹皮有0.2mm、0.35mm、0.55mm三种不同的厚度.根据力学分析与多次试验,将主要受力构件采用0.55mm厚度的竹皮,对于维持结构稳定的一些普通构件采用0.35mm厚度的竹皮,对于一些拉条以及节点的加固可以采用0.2mm厚度的竹皮.以下是模型的主要杆件的制作方法：

（1）方杆（以10mm×10mm×1m为例）：首先将0.55mm厚的竹皮水平的铺放在桌面上,用刻度尺沿竹皮纹路量出1m长.用剪刀剪掉多余的竹皮,在1m长的竹皮两端各量取10mm,用铅笔连成直线,一人扶住直尺,一人用裁纸刀沿直线方向裁剪,共裁剪四条.由于竹皮质地粗糙,将裁剪完的竹条用砂纸打磨,打去竹皮的毛边,这样便于502胶的粘合.将打磨好的竹皮条平放在桌面上,四片竹皮依次粘合形成断面为正方形的长方体.

（2）变截面杆：变截面杆与方杆的不同主要在于竹片的尺寸,计算好每片竹片的尺寸,裁剪打磨后依次粘合.变截面杆件相比方杆有更好的受力特点,同时会减少模型自身的重量.我们模型中四根承载竖向荷载的柱子均为变截面杆件.

（3）三角形杆：三角形杆与方杆制作方法相似,但由于竹皮有一定厚度,每片粘结的竹皮又不是正交,所以在粘结过程中应当多放一些胶水,以防粘结不牢固.

（4）工字形杆：剪裁10mm宽、1m长的竹皮三段,按照“工”字形拼接而成.试验发现在腹板加大厚度能更好地提高工字形杆的强度.

第二,杆件拼接.

在桌面简要画出框架的俯视图.将横杆与竖杆按照尺寸放在