结构模型设计竹高跷兰州大学知识

1、兰州大学第八届结构模型设计大赛结构类设计书 设计人：唐伟斌，汤鹏武，王得双 设计日期：2014年4月目录1、 结构选型 二、 结构建模三、 主要计算参数4、 结点构造5、 受荷分析6、 模型材料及工具7、 模型加工图1、 结构选型根据对前几届全国结构模型设计大赛的优秀作品学习参考，并通过相关的理论分析，以及实际操作过程中可能出现的问题，实际操作难度、可行性分析，对材料的基本力学性质及经验的初步了解，确定空间立体结构模型大体为梯台的杆件结构，并通过研究大赛的相关规定，并通过相关精确的空间杆件受力情况，最终确立了承载模型，如效果图所示。 结构特点：以复制混合结构为主体，以最少的杆件数量设计出最合理

2、的结构，既减少了模型的自重，同时尽最大可能承载更多的力，而且两侧的复式交叉三角结构，为模型的稳定性提供保障。2、 结构建模 一 材料假设 1、假设竹皮为连续性材料； 2、假设材料均匀，各部分具有相同的性质； 3、假定各向位移及变形时微小的，可以忽略的； 4、假设踏板为刚性材料，不发生变形； 二 模型假设 1、假定各结点处理想链接，即没有相对转动、位移、应变等； 2、当荷载作用于踏板上时，荷载均匀作用于踏板上； 3、当荷载作用于模型上时，模型自重不计； 4、上下各结点均在所对应的同一平面内，与地面或踏板理想接触。三、 主要计算参数 竹材力学性能参考值：弹性模量e=mpa，抗拉强度60mpa； 假

3、定踏板上所加总静荷载为2m，即每一个踏板上所加荷载为m，踏板面积为s，安全系数为a，自由度w。4、 结点构造 模型采用刚结点构造，其中包括有k型，l型等基本结点，除此还有组合结点，如图（其中p、q处均不是结点）。说明：a，b ，c， d， e， f所示矩形平面为最终上覆踏板，其余均为刚结点。5、 受荷分析 一、自由度分析 结构模型为几何不变体系，自由度w0，为超静定结构，含有多余约束。 二、静荷载分析（单个踏板） 如效果图所示，均匀面荷载f作用于踏板，结点a、b、c、d、e、f处受竖直向下的力=，底面四杆件li、ij、jk、lk均受压应力作用，杆件eg、eh、ei、ej均受压应力作用。杆件aj

4、、ji、io、fo均受拉应力作用，杆件gh受拉应力作用。底面四杆件li、ij、jk、kl，均受底面对其支持力作用，近似均匀荷载。（由于结构前后对称，左右对称，故下面以左半部结构分析）在e结点处： 杆件ei、eg之比为1.46，在结点e处 故在杆件eg受力=， =0.12f 对于杆件fi，=0.15f 因此。在结点i处，当所加荷载（即人体质量约为65kg），f=650n，所以eg、ei、ej、ek杆件所受力分别约为 ，三、动荷载分析（单个踏板） 当模型上加载动荷载时，一方面，动荷载不断变化，另一方面，动荷载有可能加载到偏移模型重心的位置，为保证结构模型的稳定性，取安全系数a=2。即设计材料能承受压应力约为 ，六、模型材料及工具 根据大赛要求，模型材料采用本色侧压双层复压竹皮（1250*430*0.50mm）、本色侧压双层复压竹皮 （1250*430*0.35mm）、本色侧压单层复压竹皮（1250*430*0.20mm），520胶水，及必须工具（剪子、小刀）等，模型制作过程中不夹杂违反组委会要求之外的材料。7、 模型加工图 模型主视图、侧视图及效果图如下所示（用auto cad制作，标注单位mm）。 主视图 由于杆件aj、ji、io、fo、gh及与之轴对称的杆件均受拉应力作用，采用条带状结构，底面四杆件li、ij、jk、lk采用矩形截面杆件，以增大模型与地面的接触面积，除