碰撞冲击下梁式结构设计与模型制作

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1、碰撞冲击下梁式结构设计与模型制作1．模型制作及加载碰撞冲击下梁式结构设计与模型制作（参考附件二）(1)模型结构及加载系统组成模型结构及加载系统由三部分组成，第一部分包括梁式结构模型（由参赛者设计制作）和支撑系统（由组委会提供），支撑系统除竖向支撑外还设置侧向位移限位装置；第二部分为梁式结构静荷载加载系统（由组委会提供）；第三部分为对结构模型施加碰撞冲击荷载的冲击摆（由组委会提供）。(2)模型结构限定条件图1.结构模型水平面投影（单位：mm）①结构模型水平面投影：结构模型水平投影必须控制在如图1所示的长1100mm×宽300mm的矩形区域内

2、。模型长度必须为1100mm（误差控制：+5mm，-3mm）；模型宽度为210~300mm，从平面上按宽度分为3个部分，中间宽度为210mm（误差控制：+2mm，-2mm）部分为模型必须具备部分，其顶面为平面，作为模型的加载平面，满足竖向静载加载块所需，如图1所示；两侧部分宽度可根据需要调节，但每侧均不超过45mm，且允许模型结构构件在此区域内高度上高出加载平面，其中中段200mm长范围内不得超过加载平面80mm，两端区域（各450mm×45mm范围）则不限制超出加载平面的高度，如图1、2所示。上述高度上的限制均为不加载情况下的限制。-9

3、-a）A-A断面，两侧超允许超加载平面区域（两侧1100mm×45mm）b）B-B断面，加载平面（1100mm×210mm）区域图2.模型高度尺寸限制纵断面（单位：mm）②模型结构的加载平面高出两端支撑平面100mm（+2mm，-2mm），加载平面以下全宽范围内结构模型尺寸限制在如图2所示范围内，其中最低位置为竖向荷载加载后（模型发生竖向变形后）不能超越的最低限。③结构模型两端必须搁置在组委会统一提供的支座平面上。，如图1、2所示。④模型结构加载平面上必须能保证水平以搁置竖向静荷载加载块。⑤模型结构的轮廓横断面如图3所示。图3中可移动挡块

4、可以根据实际模型宽度移动，挡住模型结构后锁定；如C-C断面所示，模型竖向加载平面的外轮廓与自然下垂静止状态的冲击摆锤侧面之间的净距必须为45mm，模型外轮廓边缘不得超过自然下垂静止状态的撞击锤边缘线。-9-a）C-C横断面b）D-D横断面图3.模型结构轮廓横断面（单位：mm）(1)模型制作材料①集成竹：规格为1mm×6mm、2mm×3mm、3mm×3mm、3mm×6mm，长度900mm（每种规格各30根）。集成竹力学性能指标（参考值）：密度0.789g/cm3，顺纹抗拉强度150MPa，抗压强度65MPa，弹性模量10GPa。②胶水：50

5、2胶水（8g）8瓶③棉腊线：直径1mm（40米长）。④制作工具：自备（只限尺子、刀具、三角板、砂布、剪刀、手套、橡皮、笔、纸）比赛时，上述材料由组委会统一提供，制作工具由各参赛高校自备。参赛队员须在组委会指定的地点和规定时间内(8h)独立完成模型的制作。(2)模型结构加载系统①静载加载系统施加碰撞冲击荷载前，模型结构必须按图1中所示的规定加载区域上安放3个加载（重物）块，如图4所示，加载区1和加载区2位置（图中宜标明加载区）的加载块G1和G2各为重4kg的边长200mm正方形钢板，加载区3的加载块G3重7kg(含其上凹面内重300g的直径

6、40mm的钢球)，加载块与模型接触的底面为边长200mm的正方形。三个加载块必须严格按图4位置放置。-9-图4.静载加载系统（俯视图）（单位mm）加载块G3如图5所示。图5.加载块G3（单位mm）①冲击荷载加载系统冲击荷载加载系统为转动半径1200mm的冲击摆锤，撞击中心位置正对模型结构跨中中心线。冲击摆锤由直径20mm钢摆杆和摆锤（由2mm厚钢板围成，高250mm，宽150mm，长250mm）的组成，摆锤重量4.5kg（含摆锤与钢摆杆之间的固定螺母），钢杆重量4.0kg，两者合计重8.5kg。如图6所示。-9-图6.冲击荷载加载系统起摆

7、位置设定4个档位，分别与静止下垂状态呈30°、45°、60°、90°夹角，施加冲击荷载时，突然拔去该档位插销释放，摆锤下摆撞击模型形成碰撞冲击荷载。(1)加载试验步骤及要求1)每个队的全部加载试验时间（含现场陈述、回答问题和模型加载？）控制在4min内。模型在冲击荷载加载过程中参赛队员不能以任何方式触碰到模型。2)参赛队员在加载试验前15min进入赛前准备室提取本队模型，进行赛前准备。3)加载试验开始后，先由1名参赛队代表简要介绍作品构思和创新点，然后回答专家提问。-9-1)其余参赛队员将模型结构安装在模型支座上，锁定侧向限位挡块；2)由

8、参赛队员自行竖向静荷载加载，最后在G3加载块上放入钢球；3)由工作人员检查侧向限位挡块锁定状况，检查竖向静载加载后模型底部是否超过限定最低位置，检查冲击摆锤）自然下垂静止状态边缘线与模型加载面