【全国大学生结构设计竞赛】是针对高校学生的一项重要赛事,旨在培养学生的创新设计能力和实践动手能力,提升他们的团队协作精神,同时加深对土木工程结构原理的理解。在第五届全国大学生结构设计竞赛中,参赛队伍需要设计并制作一个能承受特定荷载的结构模型,以模拟真实建筑在地震中的表现。
在【结构设计说明】部分,我们看到学生们的作品着重考虑了结构的刚度、强度和重量优化。模型采用了空心杆结构,通过不同厚度的竹材层叠粘接,以达到理想的力学性能。作品名称未给出,但其质量为447克,宽度200毫米,高度1000毫米。结构设计上,模型采用了四层房屋桁架结构,柱子由三层0.5mm厚的竹材组合成12mm×12mm的空心杆,梁由两层0.35mm厚的竹材构成8mm×6mm的空心杆,斜拉杆则由两层0.35mm厚的竹材制成4mm×4mm的空心杆。楼板使用薄纸贴合,既满足结构需求又节省材料。
【模型制作】环节中,描述了结构的整体布置、构件细节和节点处理。结构整体布局清晰,各个构件的详细尺寸都有明确说明,节点处使用了特别设计的薄片增强抗破坏性。模型底部的固定方式也经过深思熟虑,以增加稳定性。
【结构计算】部分涉及到结构分析的多个方面。平面结构振型分解用于了解结构在振动时的行为,模拟加载质量计算则为荷载的等效分配提供依据。利用结构力学求解器进行计算,详细展示了求解过程,包括有限元分析。有限元分析是现代结构工程中常用的一种数值方法,它将连续体划分成许多小的互不重叠的单元,每个单元内部的物理量可以用简单的函数表示,进而求解整个结构的问题。在本案例中,学生们对结构进行了模态分析,确定了各阶模态的参与因数,分析了荷载作用下的位移分布(位移云图),并得到了最终的荷载响应。
【标签】"cs"可能指的是“计算机科学”或“计算结构”,在这里更倾向于后者,因为竞赛涉及到了大量的结构计算和模拟。
这次竞赛要求参赛者综合运用结构力学、材料力学和有限元分析等知识,设计出既美观又实用的结构模型,以应对地震荷载。这不仅是对学生专业技能的检验,也是对创新思维和实际操作能力的挑战。