南华大学第七届结构设计大赛(初赛)策划书(2)

十、经费预算

1、海报、展板 200 元 2、奖状 100 元 3、矿泉水及比赛相关物品 350 元 4、前期模型制作 150 元 总计： 800 元

十一、附件

附件一：《南华大学第七届结构模型设计竞赛规程》 附件二：报名表

共青团南华大学委员会

南华大学教务处

城市建设学院

核资源工程学院

船山学院

城市建设学院第九届结构设计大赛(初赛)

（一）、竞赛题目

承受颗粒冲击的四柱支撑纸质结构模型设计 （二）、竞赛目的

其主要目的是考察模型承受颗粒冲击与分布荷载的能力。使学生通过竞赛活动获得结构承载能力与散体物质装载过程中的相关力学知识，如：结构承受分布荷载时的变形，颗粒冲击荷载下结构反应，散体物质装载形成的分布荷载及其对结构的影响等。 (三）、竞赛内容

设计承受颗粒（额定总重量与单颗大小）冲击的带四柱支撑纸质结构模型，结构类型不限。

1、模型设计：理论分析（含设计说明书、方案图、计算书）。 2、模型制作：在规定时间和地点完成结构模型现场制作。 3、模型测试：模型尺寸与模型质量测量，模型承重性能测试。 (四)、竞赛要求 1、模型设计基本要求

（1） 模型尺寸要求：结构模型按照空间直角坐标投影限制，具体要求如下： 模型长度为300mm≤l≤400mm，宽度300mm≤b≤400mm，模型总高度限制为h≤130mm，其中柱脚高度≥30mm。整个模型在柱脚高度范围内不能有其它构件。

模型尺寸示意图如图1所示。

图1.a 模型侧面示意图

l

b

h

图1.b 模型尺寸示意图

（2）模型重量要求：模型总质量不得超过600.0g。 （3）模型设计文件要求

① 设计文件内容：设计文件包括设计说明书、方案图和计算书。设计说明书应包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明；方案图应包括结构整体布置图和主要构件详图；计算书应包括结构选型、计算简图、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。

② 设计文件装订：文件用A4纸打印，按目录、设计说明书、方案图和计算书的顺序编排装订；封面必须注明作品名称、参赛班级、参赛队员姓名。为便于评审，封面采用活页（可用少量双面胶与正文粘贴）；

③设计文件一式两份，于现场报到时交到竞赛组委会，否则作自动弃权处理。 (五)、模型制作基本要求

1、模型制作材料

由竞赛组委会统一提供相同规格的竞赛模型制作材料A0白卡纸和普通耐水快干型乳胶，白卡纸和乳胶规格如表1所示，每组分发白卡纸2张，乳胶1瓶，如不够可适当增加。

表1 模型材料 材料名称 A0白卡纸 普通耐水快干型乳胶 规格 787mm×1092mm 重量 约216g/张 400g/瓶 备注 俗称A0正度250 执行标准 HG/T2727-95 GB18583-2001 2、模型制作要求

（1）制作的结构模型必须与提交的设计文件一致；

（2）模型设计时，应考虑模型直接放置在四根支撑杆上，不能使支撑杆在加载过程中承受水平力；

（3）加载成功的模型需拆卸开检查是否使用其他材料，一旦发现将取消比赛成绩并通报批评。

(六)、加载装置与加载要求

1、模型加载测试装置

本次竞赛加载颗粒额定总重量为40kg，加载用的颗粒为钢珠，钢珠直径为30mm，每颗重约为110g。加载测试装置效果图如图2所示，加载测试装置由四部分所组成。

第一部分为装载钢珠用的漏斗装置。漏斗侧壁由四块有机玻璃板制作，每一块侧壁与水平面的夹角均约为45°，漏斗下方的钢珠出口外包尺寸为170mm×170mm，内部净尺寸为150mm×150mm。钢珠出口内有一阀门，该阀门到模型支撑面的距离为720mm。

第二部分为支撑模型的支撑台装置。支撑台装置底面支撑在电子台秤的台面上，支撑台装置顶面有四个六角螺栓作为支撑杆，供模型放置。六角螺栓的内切直径为15mm，四个螺栓中心形成一个边长为300mm的正方形，螺栓顶面到漏斗出钢珠位置为720mm。

第三部分为称重装置。称重装置为为普通的电子台秤，精度为10g。

第四部分为位移超限测量装置。位移超限测量装置由安全光幕传感器和蜂鸣报警器（图中未示出）组成。安全光幕传感器共发射10条红外线，红外线水平间距为40mm。红外线到螺栓顶部的初始距离为30mm，当模型加载时挠度超过60mm时，达到阻碍红外线穿过时，蜂鸣报警器会持续报警（闪光并鸣叫）。

图2 加载测试装置效果图

2、模型加载方式

通过漏斗内钢珠一次性冲击加载，加载总重量为40kg。模型如果无法盛住所有钢珠，则多余钢珠流入加载装置下部的回收装置内。加载后保持20秒，称取模型及所盛钢珠的总重量Ga，则装载重量G=Ga-Gm(Gm为模型重量，单位均为g)。

3、加载及测试步骤

参赛队员先将模型安放在加载装置上，然后一次性加载完漏斗内的40kg钢珠。每个队的比赛时间控制在12分钟以内。加载全过程，位移报警装置均处于开启状态。因钢珠下落引起间歇性或短暂性报警，不属于加载失效。加载步骤如下：

(1)参赛队员戴上安全帽，按住钢珠出口处的阀门，保持漏斗开关为关闭状态直到开始加载；

(2)参赛队员其中两人倒入钢珠（可要求工作人员协助）；另外一队员同时撑住整个加载台，保证加载台的平衡，直到钢珠冲击完模型；

(3)钢珠倒入完成后，参赛者队员放置模型，调整模型位置，并将电子台秤数据清零； (4)工作人员打开蜂鸣器开关，检查蜂鸣器是否能正常工作；

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