黄祖慰-第五届全国大学生结构设计竞赛总结(技术版).docx

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1、第五届全国大学生结构设计竞赛总结（技术版）黄祖慰5th国赛的作品，是总结了4th国赛的失败教训，以降低模型量为重点的模型设计和制作成果。我们通过不懈努力，终于到达了目标。在这次比赛中，我们研究出了一些先进的模型设计和制作技巧和积累了更多的设计和制作的经验。在此，我将通过模型从无到有的整个过程进行具体的介绍。一、研读赛题读懂题目在结构设计竞赛中是一个最基本的要求，要做到对赛题的点点滴滴熟记于心，并且从规则中发掘模型设计的切入点。要想获得大奖，就要对题目认真分析；努力寻找漏洞显得相当重要，是一条迈向成功的捷径。在本次结构设计竞赛模型中，整体铁块，虚悬挑梁等都是针对题目漏洞而设计的，为

2、模型重量的减轻做出了重要贡献。二、准备制作工具所谓公欲善其事必先利其器，要想做好一个模型，一套好的工具是必须的。在制作模型初期，选手可以采用非比赛指定工具来制作模型。虽然赛题中已经明确规定了制作工具，但是由于提供工具的局限性，有些很好的想法不能够在模型上做出来。我的建议是，先使用的工具，把想法尽可能表现出来，等到模型初步定型后，再使用比赛指定工具，寻求达到同样效果的模型的制作方法。为了提高制作精度，画线笔可采用0.38mm的水笔。一、研究材料特性所谓知自知彼方能百战不殆，在制作模型之前，必须先对材料进行分析，了解材料的特性，由此得知材料的实际力学性质和可加工性质。下面我就罗列我对

3、本次比赛的复压竹皮、竹制底板和502胶水的性质研究的一些心得：1、复压竹皮在顺纹路方向存在连续纤维，利于受拉。但是顺纹容易被撕裂。2、规格为0.2mm的竹皮为单层竹皮，应注意竹皮上存在的竹节的薄弱点，应尽量避开；此种竹皮，一面为光面，一面为毛面，粘贴时，光面的粘接速度要快于毛面，但是最终粘接紧密性毛面为优。使用单层竹皮作为拉杆，存在风险，北京交通大学的模型是个典型例子。1、规格0.35mm竹皮由一张0.2mm和一张0.15mm竹皮复压而成，其两层粘结的紧密性大于0.5mm的竹皮。适合作为拉杆，比较安全。在选着此种规格竹皮作为拉杆时应当注意竹皮里面的竹节，在正反两面，竹皮上的节点不

4、能重合，在做出拉杆后应当注意并进行筛选。2、规格为0.5mm的竹皮，两层粘结紧密程度较0.35mm规格竹皮低，选择材料时，应该选择竹皮粘结紧密性高的。紧密性不高的竹皮，在制作过程中容易造成杆件局部稳定性低，对模型质量有重大影响。3、尽量选着表面平整的竹皮，在搬运过程中尽量避免卷起竹皮，以防止横向纤维的破坏。4、湿度对材料的影响不容忽视，经过试验，发现复压竹皮在湿度上升时，顺纹的变形量比横纹大。由此，为了尽量减少湿度对整体模型的影响，切割竹皮时，应该尽可能平行于竹皮的顺纹纹路，若不，则模型在做好之后会出现扭曲现象，对模型性能的发挥影响很大。5、竹制底板的表面是覆盖了一层0.5mm规

5、格的复压竹皮，由于复压竹皮两层之间的紧密度不高，容易分离，制作柱脚时应当特别注意对柱脚进行处理。1、502胶水对模型重量的贡献大，通过实验得知一瓶502能使模型增重2.8克。在制作模型时，应该注意胶水的用量，并不是越多越好。胶水多了，干得慢，还会影响粘贴效果。正确使用方法是先在要粘接对象的边角滴加少许，等干后再按情况进行补胶。此次国赛模型的一般用胶量为1瓶。2、开启502瓶子的时候，应该先用手指轻弹几下瓶嘴，再用针扎孔，这比使用导管效果好。3、在这里更正一个谣言，502的使用其实不会使得材料变脆，反而会带来一定的韧性（在顺纹方向表现明显，而在横纹方向上起的作用不大）。之所以有人用

6、了觉得变脆，是由于涂抹不均匀，导致材料的受胶程度不一致，而在材料内部产生预应力。一、模型的设计与定型在第四届比赛失败的教训下，我的设计路线是尽可能控制模型自量。设计的原则是模型中每个部分都要有用，最好做到一物多用，让材料利用率达到最高。在选拔赛之初，我选着的模型结构形状是三角形，缘由是要减少一根柱子，降低各层梁的周长已到达减轻质量的目的。后来看到的小4边形截面同样能够起到这两者效果，并且在模型抗扭性和质量稳定性上比三角截面模型优越，因此引用其形状。在选拔赛后期我曾经跟老师提到过的悬挂结构类似于东南大学二队和北京交通大学的作品，由于对赛题的核心筒的概念把握性不准，固不敢采用。在模型

7、形状定下来之后，下一步的任务就是合理规划各种杆件的材料构成、形状、尺寸，以达到降低模型重量和提高模型性能的目的。一、模型杆件的选用下面分别对柱、梁、拉条的选用进行说明。1、柱在这次比赛的准备过程中，有两种截面形式的柱子可选择，即矩形截面和三角形截面（圆形的一开始便被排除，做起来不方便，难度大，质量不容易控制，且节点处理困难），在截面一定的情况下，柱子在长度方向上还有等截面和变截面（均匀变化与突变）。对于已经定型的模型进行分析，对可得知使用三角形截面柱的优势。首先，整体模型截面为4