《力学综合训练》课程大作业报告桥梁模型的设计与制作

2012 2013 学年第 1 学期 力学综合训练 课程大作业报告 桥梁 模型的 设计与制作 院（系） 院 专业 班级 学生姓名 组 别 第 14 组 指导老师 成 绩 ： (教师填写 )_ 2013 年 01 月 10 日 课 程 大 作 业 任 务 书 兹发给 班学生 课程 大作业 任务书，内容如下： 1. 设计题目： 桥梁 模型 的 设计与制作 2. 应完成的项目： （ 1） 模型设计摘要 （ 2） 设计思路和特色的说明 （ 3） 设计图纸（结构全图，重点部分可提供详图） （ 4） 模型的照片 （ 5） 本人在参赛组里的分工及本次活动的心得体会 （ 6） 报告书写作 3. 参考资料以及说明： （ 1） 力学综合训练要求 （ 2） 工程力学，何庭惠、黄小清 主编 ，华南理工大学出版社 （ 3） 网上搜索“关于桥梁结构 模型 设计” 4. 本任务书于 2012 年 12 月 24 日发出，应于 2013 年 1 月 10 日前完成，然后进行 考评 。 指导教师 签发 2012 年 12 月 24 日 考核评语： 考核总评成绩： 指导教师签字 ： 年 月 目 录 摘 要 .、设计思路和特色的说明 .计思路 .点 .桥制作原理 .、设计图纸 .计图 .型照片 .、参赛组里的分工及本次活动的心得体会 .参赛组里的分工 . 错误 !未定义书签。 得体会 . 错误 !未定义书签。 1 摘 要 为深入学习实践科学发展观，进一步解放思想，改革创新，推动创 新型 班级文化的建设进程 ,以综合实践活动为载体 ,宣传科技文化知识，丰富 班级 文化生 活，提高我 班 学生文化素质，培养创新意识，激发创新思维 。学校力学研究室 拟定 于第十八和第十九周开展 本学期素质教育活动，内容形式为“纸桥”模型制作比赛。桥梁模型要求为 单跨，跨度不小于 400截面宽度 100 至 150间，材料仅限于使用打印纸、透明胶纸和文具胶水，总质量不大于 400 克。 关键词： 文化素质 、 设计竞赛 、 纸桥 2 一、 设计思路和特色的说明 计思路 ： 利用平面桁架原理。 桁架是平面结构中受力最合理的形式之一。 桁架由上弦 、下弦、腹杆组成；腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆；由于杆件本身长细比较大，虽然杆件之间的连接可能是 “固接 ”，但是实际杆端弯矩一般都很小，因此，设计分析时可以简化为 “铰接 ”。简化计算时，杆件都是 “二力杆 ”，承受压力或者拉力。 由于桥梁跨度都较大，而单榀的桁架 “平面外 ”的刚度比较弱，因此， “平面外 ”需要设置支撑。设计桥梁时， “平面外 ”一般也是设计成桁架形式，这样，桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。 有些桥梁桥面设置在上弦，因此力主要通过上弦传递；也有的桥面设置在下弦（比如现在比较多的高速公路桥梁采用这种形式）， 由于平面外刚度的要求，上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。 桁架的弦杆在跨中部分受力比较大，向支座方向逐步减小；而腹杆的受力主要在支座附件最大，在跨中部分腹杆的受力比较小，甚至有理论上的 “零杆 ”。 点 ： （ 1） 提高纸桥结构的稳定性。 （ 2） 提高纸桥受弯曲正应力的能力。 （ 3） 纸桥的上部分受压，而纸桥的下部分受拉。 桥制作原理 ： （ 1） 利用了三角形的稳定性，做出 了多个三角形截面。而圆形的抗压能力较好，所以利用了多条圆柱形成多个二力杆。 （ 2） 为了能够提高纸桥受弯曲正应力 =z，我们提高了 纸桥 横截面的高度。 （ 3） 经过我们的测试，透明胶的抗拉能力要比 好，而且纸桥工作的时候，上面受到压力，下面受到拉力。所以我们在纸桥的底面加上了一些透明胶增大了纸桥的抗拉能力。 3 二、 设计图纸 计图 主视图： 轴侧图 ： 4 节点图： 型照片 5 三、 参赛组里的分工及本 此活动的心得体会 次参赛的分工及心得体会 此次纸桥制作只是大致地分工 而已，我的主要工作是部分的手工制作。当然制作其中遇到问题时也会一起讨论，毕竟三个臭皮匠赛过诸葛亮，四个成员一起议论的结果还是挺让人满意的。 这样的比赛给了我很深的感触，让我再一次感受团队合作的愉悦，更懂得如何融入团队合作的工作中。 首先，我们为寻求设计思路在网上搜索了不少图片和视频，然后从中选取一些好的设计和结合从课本学的知识得出初步的设计图。 如何让 做的桁架足够坚固，大家一致认为是将之卷成实心。但是要卷得足够实，还是挺挑战我们手工的，尝试几次后才找到一种不错的卷纸法。 一番周折，做完大小不一的桁架，才发 现更大的问题还在等着我们。那就是 “如何更稳固地连接各桁架？”，这让我们讨论很多次都没有得出满意的结果。最后还是一个组员在网上才找到最好的途径，就如节点图所示。将桁架割成需要的形状自然又是一场苦力活，但我们都是细致地分工，效率还挺高的。我和一组员割桁架，另外两人就折纸做纸桥的横梁等。当我们在讨论 怎样让各梁不变形的情形下（梁与梁或梁与横架之间都是 45 度），稳固地用胶水和胶水连接各部分。这个方案可是经过我们组讨论出一种方法后再否决，又想出