結構設計競賽總結

2021-03-04 09:53:23 字數 4638 閱讀 5312

感悟篇「幾個月的參賽準備,我們體會頗多,一直以為參加大賽是個簡單的事情,看著那些捧著獎盃的獲勝者,想想比賽也不過如此而已,但真正的經歷了這個準備的過程才體會出了參賽者所付出的那份艱辛。

記憶裡我們曾幾次熬夜,我們曾爭執不休,我們也曾滿身膠水;迷茫過,彷徨過;疑惑過,怨恨過,所有的所有現在似乎都變成了我們的收穫,結果已經不重要,因為從中我們已經得到了知識的擴充,培養了動手實踐能力,同時更總要的是我們深刻體會到了團隊合作的重要性。

我們會繼續努力,為祖國的建設事業貢獻自己的力量,同時也感謝組委會給我們這此寶貴的機會載自《獨木天下計算書》

「榮獲全國第二屆結構設計競賽二等獎的學校有:華中科技大學…」隨著主持人公布結果,我們一行五人(熊sir,郭sir和小鑫,阿迪,柏亞-->me)懸著的心終於落了底,從七月初報名到比賽結束,一步一步的艱辛歷歷在目。在賽後組委會的晚宴上,和熊sir商量了一下,從我們走過的路看,缺乏經驗是我們最大的困難,雖然學校每年也舉辦一次比賽,但所留下的資料卻甚是缺少,為了讓後面的同學比賽時不在此方面遭遇同樣困難,於是我提出了寫這篇總結的想法,得到了熊sir和郭sir的極力支援,這裡深表謝意。

回想起自己與此項賽事的淵源,似乎可以做以下描述:

06年11月,華中科技大學第二屆結構模型設計競賽開賽,乙個能動手實踐的好機會產生,帶著無限的興趣,作為補充隊員的我**了上一屆學長的模型製作和載入過程,初步了解了此項賽事,雖然只是製作工程中幫了些忙,但已經注定下這項賽事與我的不解之緣;

07年11月,校第三屆舉辦,終於有了自己大展拳腳的機會,作為參賽主力的我們一屆(考慮到《結構力學》課程的安排校內比賽多面向大三同學),從討論設計,製作試驗歷經兩個多月的辛苦勞動,我們三個幸運地最後獲得了校一等獎,這次比賽讓我們全過程地體會了製作模型經歷;

08年7月到10月末,通過暑假的選拔,我們三個最後代表學校參加全國第二屆結構設計競賽,在老師的指導幫助下,經歷了試驗,設計,製作等過程,還有不斷的嘗試和改進,用了近三個月時間設計完成「獨木天下」,在大連理工大學拿到了二等獎。

三年,雖說沒有完全用製作模型來填充,但三年的生活已經和模型糾結不清了。也許是從小就喜歡動手嘗試製作一些東西的未泯童心想法讓我們這三個人走到了一起,所以不管其中經歷了怎樣的辛苦和埋怨我們最終還是堅持了下來。

「考保找中我們是最忙的!」,「我們還找不找工作?」

「你看我混得滿身膠水!」

「又得熬一夜了!」

「我們這是不是過著研究生的生活啊?」「不會,保研的也比我們回去的早」….

夜幕下的華科,從西六到紫菘的一段路上,暗黃的路燈裡三個人影如是交談著(有時是兩個,被佳人約走乙個),別看有如此多的埋怨,但很清楚三個人內心中沒有哪個曾下定決心放棄的,只要誰怨恨到提出:我們放棄吧,沒過一會就丟掉了這樣的想法。給我們的選擇乙個交代,承擔起乙份責任就不能輕易放棄,其實我想這點才是我們最終堅持下來的原因。

(我寫的夠多了!阿迪,小鑫你們也來感想乙個!)

阿迪:經過近3個多月努力拼搏,我們取得了應有的榮譽。賽後,回想起模型製作過程中的點點滴滴,我感慨良深。

在這段時期裡,我們根據各自特點進行了良好的分工協作,這為我們能保持良好的工作效率提供了基礎條件。在模型的選型階段,我們通過查閱有關書籍,選擇了幾個的方向進行深入細緻的設計研究,並不斷地進行討論,擇選出各種形式的最優方案,最後通過試驗結果,選出最優方案。在模型的製作過程中,我們參考了前一屆的模型的製作工藝,整合改進他們的設計,然後設計出我們自己的製作工藝,當然,這些工藝是通過很多次試驗選出的最優。

此外,由於比賽的時間有一定的限制,我們制定了製作安裝流程表。這些工作都讓我們在比賽過程中,獲益不少。

通過這次模型設計大賽,我們充分地利用了我們的專業知識,使得我們對專業知識有了更加深入的理解,更重要的是培養了我們一種吃苦耐勞的精神。多少的汗水,多少的失敗,才成就了今天的成果。

小鑫:在這次的比賽過程中,感受最深的是要堅持不懈,只有堅持,才可以做好這個工作。在這次的製作中,我們三個有著良好的配合協作,一心把這個工作做好。最終取得了滿意的結果。

參加全國大賽是件很有意義的事情,我們看到了別的學校的在這個方面的特色,學到了很多思路和製作的技巧。特別有感觸的就是,只要敢想,就有可能。我們的製作技術不是問題,但是就是思路上的不一樣造成了最終成績上的差異。

結構模型設計大賽是一項需要創新和突破的比賽。希望後面的同學們可以做的更好。

(感悟篇至此完)

——經驗篇

思考了一下怎麼才能方便又清楚的講明白這些技術方面的經驗,想想自己和讀者基本都是工程界人士,用工程上的術語來安排文章結構較為愜意,所以本文從工程概況,工程技術,工程管理三方面進行闡述:

一.工程概況:

結構設計競賽與其他大學生競賽相比起步較晚,但近幾年來此項比賽受到了國家的重視,在教育部和財政部最新公布的九大正式大學生競賽中,結構設計競賽位列其中。本校的比賽從2023年開始每年舉辦一次,皆由土木學院主辦,一般歷時兩個月左右,今年已舉辦到第四界;中南地區的比賽為每兩年一屆,上一屆在湖南科技大學,09年將在三峽大學舉辦;全國比賽共舉辦兩屆,第一屆是05年六月在浙江大學舉辦,第二屆(本屆)是今年10月在大連理工大學舉辦,參賽隊伍一般在45支左右。從我們蒐集的材料和比賽時與其他學校代表隊的溝通中了解到,全國範圍內華東地區此類賽事舉辦較早,他們積累的經驗較多,這從他們在此次比賽中取得的成績中很容易發現這一點(前三名皆為華東高校)。

湖北省內至今未有省內比賽,但由於湖北地區各高校的校內比賽起步和中南地區比賽的帶動,總體來說湖北高校的進展較迅速,在本次比賽中來自湖北的四所高校皆取得了較好的成績。

結構設計競賽通常是利用組委會提供的簡單材料來做出結構模型並通重載入等試驗做評比來最終確定成績。比賽得分一般分為外觀造型、結構形式、設計分析、製作質量、現場答辯與載入試驗等幾項(比賽不同評比項數也不盡相同),其中載入試驗約佔到全部分數的一半;從使用的材料來看,多用白卡紙,a0圖紙和木材,鋁片等,北方多以木材設題,南方學校則多以卡紙為材料;從結構形式來看,已做過的比賽包括高層,單跨橋,雙跨橋,大跨度屋蓋等。

全國結構設計競賽是一種半開放式比賽,它不同與機械人大賽的全開放式和程式設計大賽杯的封閉式比賽,結構設計競賽的比賽題目會較早公布給參賽隊伍,由參賽隊伍提前設計製作,完成設計計算書,但要求參賽隊在規定的時間,規定的地點完成模型製作,然後載入試驗,進行評比。

二.工程技術:

1. 思路產生:

在此階段,首先了解題目,理解題目,做好計畫,通過多讀書,多討論的方式選擇結構形式,同時考慮製作的可行性及材料力學效能。在校第三屆時,我們較快完成了此步驟,而在準備全國比賽時,斜拉和組合兩方案並行,這也成為我們後續工作量大,任務書遲遲未完成的原因。

2. 方案設計:

計算軟體的學習要在此階段準備好,圖書館和**教程皆是較好的資源,但如果有乙個學過軟體應用的人指導那會更快捷。

通過試驗測量材料的力學效能。我們所做的包括紙的拉應力和壓應力的測定,繩子彈性模量的測定,膠水粘結應力的測定等等。獲得了材料的效能指標之後就要將所得資料利用起來,結合結構計算軟體進行結構設計,建模,載入,優化,按照此三步完成結構設計。

此類軟體較多採用cad畫圖,結構力學求解器,sap2000和ansys軟體進行計算。建模時需注意節點的設定處理,載入時為多工況進行,優化時主要優化結構的尺寸及桿件截面尺寸。

3. 模型製作:

(1)準備工作

製作工具通常包括剪刀(相信你曉得用它作甚),刻刀(也不用說了),刷子(大刷子和小刷子最好都準備,小刷子我們用的是畫色彩用的畫筆),玻璃(墊在下面防止刻刀劃到桌面以及提供乙個平面),鉛筆(定線),原子筆(用過的原子筆,刻痕用),吹風機(吹乾膠水),還有你可以想到的任何可用之物。

這裡要重點提及的是模具,好的模具不僅使模型製作快速方便而且能較好地控制模型的質量,但設計怎樣的模具又成了乙個難題,要盡量做到簡單,方便。模具可為木質,金屬質等皆可,為了方便我們組也曾用提供的紙自製出定型模具,較好用。

(2)桿件製作

1)圓杆:我們所用的230g巴西白卡紙,與普通紙張相比,其脆性明顯,若直接捲成圓杆,多會破壞紙表面結構,在捲成的桿件上會留下條條「皺紋」,很明顯會降低其承載能力。我們最初想到的方法是用膠水浸濕紙,首先畫定尺寸,距離開始端留有按模具直徑算出的周長+3mm(因模具直徑不同而不同)的寬度不塗膠,否則就要小心你的模具拔不出來,或者拔出來也帶著內層紙的傷痕,在其他待卷部位塗上膠水,用膠中的水分浸軟卡紙,然後卷成。

這裡要提醒注意的是浸濕的時間要把握好,過短效果欠佳,浸潤時間過長,膠水當然會乾掉的。此方法雖與直接卷杆比起來捲出的桿件效果較好,但仍未達到我們的滿意,經另外同學的提點,我們研究了更新的方法,取其名為「蒸汽式圓杆制法」,其方法為:準備開水及水桶,桶蓋,空間鐵絲網(用軟鐵絲自行編制),將開水倒入水桶,架上空間鐵絲網,取畫好尺寸切好的待捲紙放在鐵絲網上,蓋上桶蓋,蒸十五分鐘左右,取出後卡紙一般會服服帖帖任憑你如何卷。

前面的「皺紋」不再顯現。捲成後按壓模具在玻璃平面上滾動幾次,桿件表面就已經較平滑了。

2)方杆:當然也包括矩形杆。製作步驟為:

(這裡以內層10mm*10mm的方杆為例)首先計算各層尺寸,由於要考慮紙的厚度,所以第一層第乙個寬度要減少0.4mm,其他三個寬度正常(即前四個尺寸為9.6mm,10mm,10mm,10mm),為了減少定線誤差,其他層寬度尺寸邊捲邊定(折過最開始的三個刻痕後,用無油原子筆定新刻痕,此步驟也有同學用刻刀輕刻,但要掌握力度),然後捲製,每卷一次刻新痕一條,卷至所需寬度後,用刻刀裁下用紙。

開啟紙,除第一層的前四個寬度外其他各層塗膠,然後捲製成功。

3)三角形及其他多邊形桿件:在方杆的基礎上略加改動,相信很容易完成。

4)組合桿件:箱型梁較強的承受壓屈失穩以及抗彎效能會頗受設計者的熱愛,雖然形式多變,但其實製作起來也較簡便,如兩內矩形拼成的箱型梁,只需按上述方杆的製作方法做出內矩形然後在外面外包大矩形即可,但要提醒的是兩內矩形應完全幹好後再外粘大矩形,這樣可以糾正兩內矩形的彎曲,保證整體梁的平直。

結構設計競賽作品簡介

對於結構模型,穩定性起著控制作用,包括整體穩定性和區域性穩定性,選擇合理有效的結構受力體系,對結構模型設計有重要意義。本次模型設計作品為水塔,而根據實際情況,通常來說水塔倒塌是從頂部開始的,所以本次設計除了要保證整體和區域性穩定,還要重點保證頂部穩定。模型設計中,除了應充分考慮利用整合竹的受力特點外...

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