纸质结构模型设计方案书Word格式文档下载.docx
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专业、班级:
土木112班
姓名(学号):
指导教师:
丁声荣
俯视图
主视图
右侧视图
左侧视图
四主要构件、节点详图
构件细部图
节点详图
五模型荷载分析、内力分析及承载能力估算
在这部分,我组利用SM-Solver这款软件辅助计算杆件内力。
结构模型见下图
根据承载方式,承载台是压在结构中间的,承载台宽度为100mm,长度为220mm。
我组的结构能够让承载台稳定地放置。
1内力分析
内力计算
杆端内力值(乘子=1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端1杆端2
----------------------------------------------------------------------------------
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
10.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000
2-0.00146484-0.002817520.00000000-0.00146484-0.00281752-0.56350414
3-0.065185550.00667005-0.56350414-0.065185550.006670051.77101301
4-0.06811523-0.006670051.77101301-0.06811523-0.00667005-0.56350414
5-0.004394530.00281752-0.56350414-0.004394530.002817520.00000000
60.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000
70.003906250.000000000.000000000.003906250.000000000.00000000
8-0.009487570.579181790.00000000-0.009487570.5791817917.3754537
9-0.00948757-0.0643535317.3754537-0.00948757-0.064353530.00000000
10-0.760009770.000000000.00000000-0.760009770.000000000.00000000
11-0.756042500.000000000.00000000-0.756042500.000000000.00000000
12-0.00948757-0.579132270.00000000-0.00948757-0.57913227-17.3739682
13-0.009487570.06434803-17.3739682-0.009487570.064348030.00000000
140.003430580.000000000.000000000.003430580.000000000.00000000
150.643310550.000000000.000000000.643310550.000000000.00000000
根据以上内力求解数据可知(10)和(11)号杆件的内力最大,而(9)和(13)号杆件的弯矩最大。
因此,我组在结构设计时,将这四根支撑杆件以及两根纵向主杆卷得非常紧而且粗。
2荷载分析
作用在桥面上的是静荷载,而且是逐级加载的,作用点在模型的中点。
力通过两根主斜杆传到接触面,由于斜杆上的力在地面接触点会分解成为垂直于接触的压力以及平行于接触面的分立。
垂直与接触面的压力可以直接将荷载传递给接触面,而水平分力则会使两根主斜杆向两侧移动,这时就需要设置在底部的拉杆来锁住斜杆,柱子则可以顶住斜杆,以减小斜的杆侧向位移。
四根柱子除了有支撑起全部结构的作用外,还要承受很大的弯矩作用,所以在制作模型时,连接点的热熔胶涂得非常均匀切密实以增强整体性。
3承载能力估算
根据内力计算以及模型做成之后的预压,预计承受3KN以应该上没问题。
下图是组长坐在模型上的情况,体重62KG。
经检查,模型挠度小,没有达到25mm上限。
六实际制作
1杆件的制作
根据设计图纸,全模型由37根杆件构成。
其中,两根纵向主杆由4张A0图纸卷成,四根斜杆由20张A2图纸卷成,四根柱子由20张A3图纸卷成,四根细斜杆由8张A3图纸卷成。
其余的杆件由A4或A3卷成。
在卷杆件时先用A4纸做好内芯,3个组员一起卷,1个组员按住纸,这样在卷大杆件的时候就容易很多,也卷得紧。
每卷一张图纸时,在开头和结尾处都涂有白乳胶,并且等胶干得差不多时再卷下一张。
这样不但可以降低废品率,而且有利于增加杆件强度。
2结点连接处理
我组根据结点详图来经行切割,使杆件之间的截面接触紧密。
在杆件连接顺序方面,先将桥面所有杆件粘结好,再将四根竖杆粘上去,接着再粘四根主斜杆,然后再将各种小杆件粘上去构成一个整体,最后在每一个结点补好胶就完成啦!
七加载实验
加载实验在土建1楼加载实验室里进行,自重21.8N,应该算是最重的了。
话不多说,加载正式开始。
见下图:
荷载位移曲线图形如下
由上图可知在模型加载处竖向位移为22mm的时候结构发生破坏,还没达到25mm。
经检查发现是下面拉杆与竖杆连接处发生破坏。
破坏点处的热熔胶没有连成整体,导致受拉力过大而破坏。
破坏点见下图
最终在破坏时承受的最大荷载为2851.6N。
见下图
附上全组成员和模型的合影
八分析与总结
1本结构主要是利用两个三角形来承受竖向静荷载的作用。
2本结构利用了纸筒抗拉能力强的特性来做底部拉杆。
竖向支撑杆件可以做成空心来节省材料,承受的压力也不会因此而减小。
3根据理论分析,我组之所以选择三角形作为主体结构是因为三角形具有稳定性,制作简单方便,承压能力强。
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