結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)竹高蹺蘭州大學(xué)知識

1、蘭州大學(xué)第八屆結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)大賽結(jié)構(gòu)類設(shè)計(jì)書 設(shè)計(jì)人：唐偉斌，湯鵬武，王得雙 設(shè)計(jì)日期：2014年4月目錄1、 結(jié)構(gòu)選型 二、 結(jié)構(gòu)建模三、 主要計(jì)算參數(shù)4、 結(jié)點(diǎn)構(gòu)造5、 受荷分析6、 模型材料及工具7、 模型加工圖1、 結(jié)構(gòu)選型根據(jù)對前幾屆全國結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)大賽的優(yōu)秀作品學(xué)習(xí)參考，并通過相關(guān)的理論分析，以及實(shí)際操作過程中可能出現(xiàn)的問題，實(shí)際操作難度、可行性分析，對材料的基本力學(xué)性質(zhì)及經(jīng)驗(yàn)的初步了解，確定空間立體結(jié)構(gòu)模型大體為梯臺的桿件結(jié)構(gòu)，并通過研究大賽的相關(guān)規(guī)定，并通過相關(guān)精確的空間桿件受力情況，最終確立了承載模型，如效果圖所示。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：以復(fù)制混合結(jié)構(gòu)為主體，以最少的桿件數(shù)量設(shè)計(jì)出最合理

2、的結(jié)構(gòu)，既減少了模型的自重，同時盡最大可能承載更多的力，而且兩側(cè)的復(fù)式交叉三角結(jié)構(gòu)，為模型的穩(wěn)定性提供保障。2、 結(jié)構(gòu)建模 一 材料假設(shè) 1、假設(shè)竹皮為連續(xù)性材料； 2、假設(shè)材料均勻，各部分具有相同的性質(zhì)； 3、假定各向位移及變形時微小的，可以忽略的； 4、假設(shè)踏板為剛性材料，不發(fā)生變形； 二 模型假設(shè) 1、假定各結(jié)點(diǎn)處理想鏈接，即沒有相對轉(zhuǎn)動、位移、應(yīng)變等； 2、當(dāng)荷載作用于踏板上時，荷載均勻作用于踏板上； 3、當(dāng)荷載作用于模型上時，模型自重不計(jì)； 4、上下各結(jié)點(diǎn)均在所對應(yīng)的同一平面內(nèi)，與地面或踏板理想接觸。三、 主要計(jì)算參數(shù) 竹材力學(xué)性能參考值：彈性模量e=mpa，抗拉強(qiáng)度60mpa； 假

3、定踏板上所加總靜荷載為2m，即每一個踏板上所加荷載為m，踏板面積為s，安全系數(shù)為a，自由度w。4、 結(jié)點(diǎn)構(gòu)造 模型采用剛結(jié)點(diǎn)構(gòu)造，其中包括有k型，l型等基本結(jié)點(diǎn)，除此還有組合結(jié)點(diǎn)，如圖（其中p、q處均不是結(jié)點(diǎn)）。說明：a，b ，c， d， e， f所示矩形平面為最終上覆踏板，其余均為剛結(jié)點(diǎn)。5、 受荷分析 一、自由度分析 結(jié)構(gòu)模型為幾何不變體系，自由度w0，為超靜定結(jié)構(gòu)，含有多余約束。 二、靜荷載分析（單個踏板） 如效果圖所示，均勻面荷載f作用于踏板，結(jié)點(diǎn)a、b、c、d、e、f處受豎直向下的力=，底面四桿件li、ij、jk、lk均受壓應(yīng)力作用，桿件eg、eh、ei、ej均受壓應(yīng)力作用。桿件aj

4、、ji、io、fo均受拉應(yīng)力作用，桿件gh受拉應(yīng)力作用。底面四桿件li、ij、jk、kl，均受底面對其支持力作用，近似均勻荷載。（由于結(jié)構(gòu)前后對稱，左右對稱，故下面以左半部結(jié)構(gòu)分析）在e結(jié)點(diǎn)處： 桿件ei、eg之比為1.46，在結(jié)點(diǎn)e處 故在桿件eg受力=， =0.12f 對于桿件fi，=0.15f 因此。在結(jié)點(diǎn)i處，當(dāng)所加荷載（即人體質(zhì)量約為65kg），f=650n，所以eg、ei、ej、ek桿件所受力分別約為 ，三、動荷載分析（單個踏板） 當(dāng)模型上加載動荷載時，一方面，動荷載不斷變化，另一方面，動荷載有可能加載到偏移模型重心的位置，為保證結(jié)構(gòu)模型的穩(wěn)定性，取安全系數(shù)a=2。即設(shè)計(jì)材料能承受壓應(yīng)力約為 ，六、模型材料及工具 根據(jù)大賽要求，模型材料采用本色側(cè)壓雙層復(fù)壓竹皮（1250*430*0.50mm）、本色側(cè)壓雙層復(fù)壓竹皮 （1250*430*0.35mm）、本色側(cè)壓單層復(fù)壓竹皮（1250*430*0.20mm），520膠水，及必須工具（剪子、小刀）等，模型制作過程中不夾雜違反組委會要求之外的材料。7、 模型加工圖 模型主視圖、側(cè)視圖及效果圖如下所示（用auto cad制作，標(biāo)注單位mm）。 主視圖 由于桿件aj、ji、io、fo、gh及與之軸對稱的桿件均受拉應(yīng)力作用，采用條帶狀結(jié)構(gòu)，底面四桿件li、ij、jk、lk采用矩形截面桿件，以增大模型與地面的接觸面積，除