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辽宁省结构设计竞赛计算说明书
辽宁省第二届大学生结构设计竞赛
计算说明书
学校名称 辽宁工业大学
队伍名称
作品名称
队员姓名 专业名称 土木工程
队员姓名 专业名称 土木工程
队员姓名 专业名称 土木工程
指导教师
联系电话
(学校教务处公章)
2011年11月28日
一、设计说明书
根据竞赛规则要求,我们从模型的用材特性、加载形式和制作方便程度等方面出发,充分利用铅发丝线抗拉强度大,自重轻;白卡纸卷杆宜抗压不易抗弯等特性,以铅发丝线作为主要受拉构件,卡纸卷杆作为主要受压构件,制作此模型 。
1、结构体系
主体为稳定性良好的三角杆件受力体系:结构对称,两股丝线贯穿于整个结构当中,在顶部进行交叉调换,成为整个系统的主要受拉材料;四根立式斜杆在结构顶部铰结,用一根短棒与穿于杆中的丝线结为一体,承担丝线传来的压力,并将压力传于支座,成为整个系统中主要的受压构件;加载面主梁有两根卡纸卷杆,在支座处与四根压杆铰结,跨中区域与丝线绑接在一起,是整个系统的受剪构件。在整个结构中,有横向支撑杆件,以维持结构整体稳定性。
2、截面选择
考虑到制作工艺的繁琐程度,整个结构采用制作简单等直圆形截面,给人以简洁大方之感。
3、节点设计
支座处:此处节点为影响结构挠度及整体强度的关键部位,采用挖孔灌胶处理。
顶端处:制作一个精美小巧的短横杆,直接涂胶压于四根受压杆纸上,同时杆中丝线又起到一个绑接作用 。
加载处:考虑到加载棒处对纸杆的局部破坏,进行局部加强。
4、制作处理
在制作过程中使横向主梁跨中部位向上微拱,使梁尽可能受压力而少受弯,有利于梁的稳定和减少挠度;在跨中区域丝线绑扎处,防止局部破坏,进行局部加强。
5、设计假定
(1)材质连续,均匀;
(2)所有支点全为铰结;加载面为简支;
(3)结构本身自重不计
( 4 )以平面受力体系进行分析
根据以上假定,通过结构力学求解器建立计算模型,所得的内力和位移作为构件设计的依据。
二、方案图
1.方案效果图
“凌飞桥”效果图
“凌飞桥”仰视图
“凌飞桥”模型实物图
结构整体布置图(单位:mm)
3.主要构件截面详图
三、计算书
1 .结构选型
采用三角形悬索结构形式。结构以丝线—悬索为主要受拉,四根立式斜杆为主要受压构件,并经斜杆将荷载传于支座。
主要特点:
1.充分利用丝线抗拉性能,并将丝线贯穿于整个结构体系,增加整体稳定性。
2.顶部四根立式斜杆的连接处,巧妙地用一根短横棒将丝线与杆件连接一体,既适用,又增加美感。
2.荷载分析
加载—跨中丝线开始绷紧受力—丝线向下拉顶部节点—四根立式斜杆均匀受力—力传于支座。
3.计算简图与内力分析
a.结构整体受力图及尺寸(单位:N,m)
b.结构轴力图(单位:N)
c.结构剪力图(单位:N)
d.结构弯矩图(单位:N*m)
e.结构位移分析图
内力分析结果:
主梁最不利组合为弯矩;轴力;剪力
立式斜杆最大轴力为: ,压力
丝线—悬索最大拉力为:
4.构件破坏分析
多次的加载重复试验证明,构件破坏主要为:
四根立式斜杆失稳破坏
措施:根据细长压杆临界力的欧拉公式,在纵向同侧两根斜杆之间加一横向支撑杆件,以增大杆件的长度因数,增大临界力值。
跨中加载区域局部被撕裂 措施:在相应部位进行纸带局部加强
挠度超值 措施:多加几股丝线
5.承载力预测
由以上内力分析知,加载F=100N时,结构满足安全稳定条件。100*2*2=400N;400(N)/10(N/kg)=40(kg),即可承重40千克静荷载。
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辽宁省第二届大学生结构设计竞赛
计算说明书
学校名称 辽宁工业大学
队伍名称
作品名称
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