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1、大学生结构设计大赛的选型与设计刘晓红(宁夏建设职业技术学院,宁夏银川750021)摘要:结构设计大赛是大学生展示综合素质的平台,一在初步选型之后需要进一步优化,这时需要进行理论件优秀的作品,必然是参赛者准确把握命题要求、正确运计算,可以用已经学过的力学与结构方面的知识进行手算,用理论知识、精确进行模型制作的结晶。本文从结构选型、也可以用一些辅助计算软件如结构力学求解器或其他有限截面选择、模型制作三方面总结概括一般的结构设计大赛[2]元软件Midas、Ansys等进行计算机仿真,计算出初步选克敌制胜的关键。
2、型的轴力、剪力、弯矩等内力以及水平位移、竖向位移、关键词:结构设计大赛;选型;截面选择;模型制作转角等位移值,不断对模型进行优化使其受力小又能节省中图分类号:TU205文献标志码:B材料。另外,主体结构最好是受拉或者受压的杆件,尽量文章编号:1672-4011(2016)11-0026-02避免出现受弯、受扭、受剪或弯剪扭组合,否则,在满足DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2016.11.014承载力和变形能力的前提下,用材量比较大。仔细分析每一个部位的内力和位移,尽量做到每一个部
3、位的材料都得0前言以充分的利用,这个步骤做得越细、越彻底,形成的结构1994年,清华大学土木系开创了结构设计大赛的先河,形式就越有利,就是说在承载力和变形能力都比较小的情2005年在浙江大学举行第一届全国大学生结构设计大赛,况下所用材料最省,也就最容易赢得比赛的胜利。2008年至2015年每年一届目前已举行过9届。现如今结构另一方面,初步选型时一定要认真审题满足响应性要设计竞赛的足迹已遍及全国各省市,也早已发展成为乃至求,本次宁夏大学生结构设计竞赛就有很多参赛队因为没全亚洲范围的竞赛项目。有明确题目要求而
4、出现重大失误或是直接被取消比赛资格:全国大学生结构设计竞赛是教育部批准的9个顶级国其竞赛要求满足给定公式也就是结构自重越小变形越小即家大学生竞赛资助项目之一,竞赛旨在通过对材料力学、为获胜,而很多参赛组误理解为结构受力最大最好,导致结构力学、桥梁工程、桥梁结构实验、高层建筑结构等基做出来的结构非常笨重;另外,比赛要求加载时在规定尺础知识的综合运用来培养大学生的创新意识、合作精神,寸的桥面上加载,而有的参赛队因为把加载位置设置错误提高大学生的创新设计能力、动手实践能力和综合素质,而直接被取消比赛资格。加强高
5、校间的交流与合作。2截面选择国内很多力学与结构方面的学者已对结构设计大赛从选型、设计、计算、材料性能、节点连接等方面进行过理结构设计大赛杆件一般采用薄壁截面杆,其截面形式论与实践的研究。宁夏首届大学生结构设计竞赛于2015年和截面尺寸直接影响薄壁杆件的力学性能即承载力和变形6月份举行,以后这项赛事在宁夏也必然会常态化,基于能力,图1为结构设计大赛中使用的最常见最基本的薄壁这样的思想对此类竞赛的要点进行初步研究分析,为日后截面形式。比赛做理论储备。1结构选型[1]结构选型是结构设计竞赛最关键的一步,在响应参
6、赛要求的前提下,好的结构形式具有先天性的优势,是克敌制胜的法宝。当然结构选型时对参赛者力学与结构方面的知识要求较高并需要灵活运用,以宁夏首届结构设计大图1截面形式赛为例要求制作桁架桥模型,桁架桥按照所受的水平推力假设杆件上侧受压、下侧受拉。截面选择上通常有以可以分为无推力的梁式桁架桥和有推力的拱式桁架桥。前下规律。者与相应的实梁结构比较,掏空率大,受力合理,在满足1)薄壁杆件截面在单向弯矩作用下杆件截面最大正应基本承载力的前提下用材经济,后者拱圈与拱上结构连为力评价截面抗弯性能如下:①抗弯性能从高到低依次
7、为箱一体整体性好,便于施工,跨越能力强,节省材料,基于形(高宽比不等于1)、方形、圆形、三角形;②箱形截面各自的优点决定对其承载能力和变形能力进行研究比较,薄壁杆件最大拉应力出现在杆件底部,最大压应力等于最决定最终的结构形式。大拉应力,出现在杆件截面顶部;③相同截面积的箱形薄壁杆件比方形截面薄壁杆的抗弯性能好;④考虑抗弯性能,作者简介:刘晓红(1987-),女,山东威海人,硕士研究生,助教,主要[1-2]研究方向:结构工程。矩形截面高宽比为;⑤圆形截面薄壁杆件最大拉应力基金项目:宁夏回族自治区教育厅项目出
8、现在杆件截面底部,最大压应力等于最大拉应力,出现·26·在杆件截面的顶端;⑥三角形截面杆件最大拉应力出现在手指紧压杆芯并保持不动,直到强度达到要求后再松手。杆件截面底部(从稳定性角度考虑底边受压顶点受拉),最圆杆制作是一个较为复杂的过程,质量不太容易保证,大压应力等于最大拉应力的一半,出现在截面顶端;⑦考所以建议在所需杆件数目的基础上多做几根,择优选用。33)拱形杆件。受材料及手工限制,拱形杆件一般只能虑抗弯性能,三角形薄壁截
