沙仓模型介绍书.doc

顽固顽固 沙仓模型沙仓模型 介介 绍绍 书书 组长 田宝洪 组员 毛卫平 目目 录录 1 设计构思 设计构思 1 1 竞赛赛题分析认识竞赛赛题分析认识 设计来源设计来源 结构设计解析结构设计解析 1 2 模型设计思路模型设计思路 2 作品 作品 2 1 尺寸参数介绍尺寸参数介绍 2 2 设计作品特色设计作品特色 三角形三角形 设计特色设计特色 暗梁暗梁 结构平均分配压力设计特色结构平均分配压力设计特色 顽固顽固 的连接结构特色的连接结构特色 2 3 简单受力分析简单受力分析 7 设计构思 1 11 1 竞赛赛题分析认识竞赛赛题分析认识 本次模型竞赛是围绕本次模型竞赛是围绕 沙仓沙仓 结构的组件展开 主要考验结构的组件展开 主要考验 学生处理结构与承载之间的关系 既强调了我们土建学子以后学生处理结构与承载之间的关系 既强调了我们土建学子以后 工作中结构承载力的重要性 又为我们现在的大学生活带来了工作中结构承载力的重要性 又为我们现在的大学生活带来了 趣味性 趣味性 我们队员把赛题大体上分为支柱我们队员把赛题大体上分为支柱 结构和负载面结构两个模块 支柱结结构和负载面结构两个模块 支柱结 构主要是承载结构 负担不只是承担构主要是承载结构 负担不只是承担 铁砂的重载 还要接受负载面的重载 铁砂的重载 还要接受负载面的重载 所以负载面的结构既要能负载铁砂的所以负载面的结构既要能负载铁砂的 重量 又要使自己的重量达到较轻的重量 又要使自己的重量达到较轻的 状态 在下部支柱结构中 结构大选择是大多数参赛选手的主状态 在下部支柱结构中 结构大选择是大多数参赛选手的主 要考虑方向 三角形 菱形 矩形等都有自己的优点和缺点 要考虑方向 三角形 菱形 矩形等都有自己的优点和缺点 怎样利用其优点而避其缺点 这给学生提供了一个独立思考平怎样利用其优点而避其缺点 这给学生提供了一个独立思考平 台 台 整个竞赛主要是培养学生积极动手 敢于动手 勇于创新整个竞赛主要是培养学生积极动手 敢于动手 勇于创新 的能力 丰富大学生生活 对于我们土建学院的学生来说 不的能力 丰富大学生生活 对于我们土建学院的学生来说 不 仅要积极的参加这样类型的活动 而且还要形成一种赛前相互仅要积极的参加这样类型的活动 而且还要形成一种赛前相互 讨论研究 赛中相互比较竞争 赛后相互交流提升的氛围 这讨论研究 赛中相互比较竞争 赛后相互交流提升的氛围 这 样才能达到这次活动的最终效益 总体来说 这样的比赛对我样才能达到这次活动的最终效益 总体来说 这样的比赛对我 们土建学院的学子是非常有意义的 也希望以后能较多的参加们土建学院的学子是非常有意义的 也希望以后能较多的参加 这样的活动 这样的活动 1 21 2 模型设计思路模型设计思路 一 设计来源 一 设计来源 本结构模型的设计主要是运用在初高中学习的数学 物本结构模型的设计主要是运用在初高中学习的数学 物 理知识 以及大学学习的画法几何知识 通过对简单的几何体理知识 以及大学学习的画法几何知识 通过对简单的几何体 进行简单的结构组建 从而达到承载的目的 在承载面中还穿进行简单的结构组建 从而达到承载的目的 在承载面中还穿 插了一些小的课外的知识点 结和了我国古老的建筑连接的咬插了一些小的课外的知识点 结和了我国古老的建筑连接的咬 合连接进行梁的连接 从而让结构更加的稳固 其中承载主要合连接进行梁的连接 从而让结构更加的稳固 其中承载主要 还是在五组三菱锥支柱上 所以对柱的设计是我们的主要方面 还是在五组三菱锥支柱上 所以对柱的设计是我们的主要方面 经过多方面的考虑 设计和实践 我们在这几天完成了模型的经过多方面的考虑 设计和实践 我们在这几天完成了模型的 初稿 并进行了初步的检测 很明显我们的模型完全可以初稿 并进行了初步的检测 很明显我们的模型完全可以 二 结构设计解析 二 结构设计解析 承载面结构 我们选择空主梁结构与配合梁结构的结合 如图承载面结构 我们选择空主梁结构与配合梁结构的结合 如图 一 一 很大的减少负载面的重量 达到 很大的减少负载面的重量 达到 重量减少和美观的双重效果 在主梁重量减少和美观的双重效果 在主梁 与配合梁之间的结合上我们也进行了与配合梁之间的结合上我们也进行了 一些处理 如图二 一些处理 如图二 采用嵌入式相接 完 采用嵌入式相接 完 整的保证梁的整体性 整的保证梁的整体性 既美观又大方又实用 既美观又大方又实用 图一 图二 图三 然后承载铁砂的容器也是我们设计的范围 显然圆柱结构是我然后承载铁砂的容器也是我们设计的范围 显然圆柱结构是我 们最好的选择 如图三 们最好的选择 如图三 主要原因大家都能想象得到 例如圆 主要原因大家都能想象得到 例如圆 柱结构中受力面均匀 铁砂的装入不易使其变形 所以中心的柱结构中受力面均匀 铁砂的装入不易使其变形 所以中心的 位置容易计算 还有占有面积小 在面积的选择上 小面积承位置容易计算 还有占有面积小 在面积的选择上 小面积承 载最多的铁砂 这样中心的摆动不会太大 稳定性方面有所保载最多的铁砂 这样中心的摆动不会太大 稳定性方面有所保 障 障 支柱结构 在设计上结合了三角形三菱锥的稳定性 简单支柱结构 在设计上结合了三角形三菱锥的稳定性 简单 的采用三角形同底面三支柱结构模型的采用三角形同底面三支柱结构模型 如图四 如图四 多个的三角支柱结构组 多个的三角支柱结构组 成五角的支柱面 平均的分担承载面成五角的支柱面 平均的分担承载面 给予的压力 缓解单个支柱的负担 给予的压力 缓解单个支柱的负担 在三角支柱的设计上我们又进为等边在三角支柱的设计上我们又进为等边 三角形 三个支柱分部在三角形的三个角三角形 三个支柱分部在三角形的三个角 上 三角底面的放置位置也有要求 如图上 三角底面的放置位置也有要求 如图 五 五 这样的布布局更加的平均的分配了 这样的布布局更加的平均的分配了 各个三角柱的力的分配 使在承载的时候各个三角柱的力的分配 使在承载的时候 不会产生受力不均的中心摆动 然后摇晃不会产生受力不均的中心摆动 然后摇晃 垮塌 充分的保证了结构的稳定性 在三菱锥的顶部的位置也垮塌 充分的保证了结构的稳定性 在三菱锥的顶部的位置也 有较高的定位 如图六 有较高的定位 如图六 分别在几个梁面的端点接口处 这样 分别在几个梁面的端点接口处 这样 的支撑也同样是将上部的力进行合理分配 的支撑也同样是将上部的力进行合理分配 图四 图五 图四 红点的背面是我们红点的背面是我们 支柱的支撑点支柱的支撑点 二二 作作 品品 2 12 1 尺寸参数介绍尺寸参数介绍 经过初步模型设计和初稿实验的结果 总结出三菱锥结构模经过初步模型设计和初稿实验的结果 总结出三菱锥结构模 型设计参数 如图型设计参数 如图 承载面的结构设计参数图 承载面的结构设计参数图 实线代表梁柱实线代表梁柱 图四 图四 图六 25cm 三菱锥底面位置 三菱锥支柱 整个结构模型参数图 整个结构模型参数图 主要构件主要构件数量数量 三菱柱三菱柱15 根 20 20cm20 20cm 卡纸卡纸2 张 四菱柱四菱柱6 根 15 5615 56 cmcm 卡纸卡纸1 张 草稿作品图 附图一草稿作品图 附图一 2 22 2 设计作品特色设计作品特色 我们的作品我们的作品 顽固顽固 模型在设计上有很多的顽固设计 其中主模型在设计上有很多的顽固设计 其中主 要分一下三类 要分一下三类 一一 三角形三角形 设计特色设计特色 大家都知道 在大家都知道 在 25cm 以上的空中 用卡纸承载以上的空中 用卡纸承载 12kg 的的 重量 在常理看来是不太可能的 卡纸的高空作业中 只有对重量 在常理看来是不太可能的 卡纸的高空作业中 只有对 其特殊的组合处理才能达到我们的要求 其中我们的对卡纸的其特殊的组合处理才能达到我们的要求 其中我们的对卡纸的 处理的一个特色就是将卡着组合成三菱柱 达到一个承力分力处理的一个特色就是将卡着组合成三菱柱 达到一个承力分力 的作用 再将三个三菱柱组合成三菱锥柱 又再一次进行分力 的作用 再将三个三菱柱组合成三菱锥柱 又再一次进行分力 这样的组合让我们所承载力的总和得到空前的增加 这样的组合让我们所承载力的总和得到空前的增加 二二 暗梁暗梁 时结构平均分配压力设计特色时结构平均分配压力设计特色 在所有的铁砂都加到我们的模型上时 我们必须合理的在所有的铁砂都加到我们的模型上时 我们必须合理的 配力的作用 模型的主要支柱有五个 配力的作用 模型的主要支柱有五个 外带四个平衡支柱 合理的分配所受的外带四个平衡支柱 合理的分配所受的 力也成为了我们的一个设计特色 在左力也成为了我们的一个设计特色 在左 图结构结构中 我们很容易看出结构的图结构结构中 我们很容易看出结构的 完整性和稳固性 这一条一条的四菱柱就是我们平均分配所有完整性和稳固性 这一条一条的四菱柱就是我们平均分配所有 力的的力的的 暗梁暗梁 它可以充分的分配上部带来的所有压力 让下 它可以充分的分配上部带来的所有压力 让下 部受力达到均匀的良好状态 从而让自己更加稳固 部受力达到均匀的良好状态 从而让自己更加稳固 三三 顽固顽固 的连接结构设计特色的连接结构设计特色 我们的连接结构中分两类 一类是承载面暗梁连接结构我们的连接结构中分两类 一类是承载面暗梁连接结构 设计特色 一类是三菱柱组合固定连接特色 咬合式相接是我设计特色 一类是三菱柱组合固定连接特色 咬合式相接是我 国古老建筑的主要连接方式之国古老建筑的主要连接方式之 一 于是我们也将其应用到承一 于是我们也将其应用到承 载面上的暗梁与暗梁的相接 载面上的暗梁与暗梁的相接 然后是三菱柱组合成三菱锥的然后是三菱柱组合成三菱锥的 连接特色 采用三菱柱作为主连接特色 采用三菱柱作为主 要承载柱体的主要原因就是利要承载柱体的主要原因就是利 用它的连接稳固性 在三个三角形的组合上又行成了一个三角用它的连接稳固性 在三个三角形的组合上又行成了一个三角 形 如图 形 如图 这让我们的 这让我们的 顽固顽固 更加坚更加坚 固 在所有的模型连接上 有一个重要的固 在所有的模型连接上 有一个重要的 地方就是上部承载面和下部支柱的连接 地方就是上部承载面和下部支柱的连接 我们的承载面和我们的柱梁之间的连接也我们的承载面和我们的柱梁之间的连接也 突出了这个连接 并形成一个特色 我们在冲破四菱柱的单一突出了这个连接 并形成一个特色 我们在冲破四菱柱的单一 式上部承载面与下部柱体连接之后 将三菱柱三个小三角形顶式上部承载面与下部柱体连接之后 将三菱柱三个小三角形顶 面组合成一个大的三角形顶面 也就是将三菱锥做成三菱台的面组合成一个大的三角形顶面 也就是将三菱锥做成三菱台的 形式让承载面和支柱进行连接 这样很大的增大了承载面与支形式让承载面和支柱进行连接 这样很大的增大了承载面与支 柱的接触面积 接触面积越大 各个支柱的平均压力也就达到柱的接触面积 接触面积越大 各个支柱的平均压力也就达到 越小 这样