浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛细则.pdf

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浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛细则
一、竞赛题目与内容
竞赛题目:《输电塔结构设计与模型制作》
竞赛内容:理论方案设计、模型制作、陈述与答辩、加载测试。
二、参赛对象
参赛对象为浙江大学在校本科学生,以自由组队形式参赛,每队参赛学生2~3人。
三、竞赛要求

(1)每个参赛队只能提交一份模型作品,并全部用汉字命名(作品名称不得多于6个
汉字)。
(2)每位学生只允许参加一个参赛队,各队应独立完成方案设计与模型制作。
(3)参赛队必须在规定时间内报名,逾期按自动放弃处理。
(4)各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动,缺席者作自动放弃处理。竞赛
期间不得任意换人,若有参赛队员因特殊原因退出,则缺人竞赛。
(5)各参赛队必须参加竞赛全过程各个环节,不参加加载将无法获得第二课堂学
分。

(1)内容和格式请按附件1:《浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛理论方案》模
版要求提交。
(2)理论方案用A4纸双面打印、装订的理论方案文本一式2份;

(1)模型要求
:.
34
A
B
400
12250
34
0
0
20
5
输2
电0
0
塔2
12
300
底板
(a)三维图(b)俯视图
300300
输输
0电0
0电
0
00
1塔塔
1
底板底板
00
22
400
(d)侧立面图
(c)正立面图
图1输电塔模型示意图(单位:mm)
竞赛模型为输电塔模型,图1为模型示意图,结构形式不限,具体要求如下:
①模型总高度不限,但必须提供A、B两点作为输电线与输电塔的连接点(即加
:.
载点),要求A、B两点处构件顶面距底板上表面高度为1000mm(误差±5mm),A、
B两点水平距离为600mm(误差±10mm),A、B两点连线在底板上的水平投影与模
型底板中线(在板上已标注)重合(误差±50mm)。
②模型在A、B加载点连线下方塔身部分,自选部位将模型制作为可完全分离的
两个或两个以上部分,每部分的高度不超过800mm,在比赛现场进行限时装配,装配
现场提供模型制作工具一套(详见附件工具列表,胶水除外)。
③模型底脚用502胶水固定于底板之上,模型底面尺寸限制在250mm×250mm的
正方形区域内,底板尺寸及模型区域见图2所示。
不符合上述要求的模型直接取消比赛资格。
模型边界线
5
7
0
0
2
底板中线00
50
24
0
0
2
5
7
7525075
底板
图2底板尺寸示意图(单位:mm)
(2)模型制作材料
①竹材:用于制作结构构件
竹材规格及数量如表1所示,竹材参考力学指标如表2所示。
表1竹材规格及用量
竹材规格竹材名称数量
竹片1250mm×430mm×
900mm×6mm×1mm集成竹35根
竹条900mm×3mm×3mm集成竹35根
900mm×2mm×2mm集成竹35根
注:竹条实际长度为930mm。
表2竹材参考力学指标
密度顺纹抗拉强度抗压强度弹性模量

:.
②502胶水(30g装):用于模型制作期间结构构件之间的连接以及模型和底板的
连接,限3瓶。
③棉蜡线:每队提供长度为20cm棉蜡线4段,固定在加载点上,用于模型和加载
挂钩之间的连接。棉蜡线不得作为模型构件使用,否则取消比赛资格。
④模型安装底板:底板材料为竹制,尺寸为400mm×400mm×20mm。不得对底板
进行打磨挖孔等任何加工操作,否则取消比赛资格。
(4)加载装置
(a)三维图
(b)平面图
:.
(c)立面图
图3加载装置示意图(单位:mm)

(1)加载前准备
①底板(已称质量)和棉蜡线在加载前一小时发放,各队使用502胶水将模型与
底板粘结,将棉蜡线固定在模型A、B两加载点上,加载A点由专家组指定,每个加
载点必须固定2根棉蜡线,分别用于连接一个铁链荷载和一个水平荷载挂钩。在加载
全过程中,砝码挂绳不允许在模型上缠绕,铁链不允许与模型发生接触。
②入场后,现场完成模型装配,装配时间控制在8分钟以内,装配结束,对模型
连同底板和绳套一并称重,然后扣去底板质量,绳套质量计入模型质量中。核查模型
底面尺寸是否满足制作要求,量测加载点高度和距离是否满足要求。
③比赛加载前,由参赛队员介绍作品构思,时间控制在1分钟内,然后回答专家
提问。从开始介绍作品构思到加载结束,总时间不超过4分钟。模型A点朝向观众席
侧,B点背离观众席侧,根据图1(a)确定1、2、3、4方向,迅速将模型底板安装在加
载台面上,紧固板夹。1、2方向指向加载装置铁链侧,3、4方向指向加载装置滑轮侧。
模型安装在加载装置上以后,选手不得触碰除绳套以外的模型部分。
参赛队陈述和评委提问两个环节与模型安装同时进行,然后依次开展两次加载过
程。加载过程模拟多种工况下的输电塔结构,不仅要承受导线及吊具等自重荷载,还
要承受导线水平张力。每级加载达到规定时间后,若结构模型未失效,则该级加载有
效;否则,取前一级加载为有效加载。最后取总分计分。
加载结束后,将底板归还到竞赛委员会指定的工作小组处。
(2)一级加载
一级加载为铁链自重加载,,,加载时铁
链沿1、2方向水平投影距离为1米,铁链自由下垂。在1、2方向安装铁链自重配重。
:.
荷载施加完毕并离手后由选手自行启动计时器,需持荷10秒钟后再进入下一级加载。
(3)二级加载
二级加载是在一级加载基础上在3、4方向上均增加水平荷载,选手可以选择的配
重质量分别为4kg、5kg、6kg砝码,完成配重后由选手剪断A点3方向上的绳套后,
并由该选手按下计时器,持荷10秒钟视为加载成功。
(4)加载失败判别
在全部加载过程中,当出现以下任一情况时,即视为加载失败:
①输电塔发生坍塌、倒塌;
②配重掉落、挂钩脱落、绑绳拉断或脱落;
③铁链与铁链、铁链与模型发生碰触;
④其他评委认定模型加载失效。

根据理论方案、结构体系、模型制作、陈述与答辩、加载测试5个方面进行评分,
总分100分。不符合竞赛要求,或者在参赛过程中有违规行为,不遵守竞赛秩序和纪
律的参赛队,将取消参赛资格。
理论方案(5分):根据方案设计与理论分析的完整性、合理性、创新性评分。
结构体系(5分):根据结构体系和造型的合理性、创新性评分。
模型制作(5分):根据模型制作的外观质量和制作精细等评分。
陈述与答辩(5分):根据现场陈述和回答情况评分。
加载测试(80分):加载测试总分F的计算公式为:错误!未找到引用源。,错误!
未找到引用源。取值如下:
当一级加载成功时:错误!未找到引用源。,否则取0
当二级加载成功时:错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。,否则取0
上式中:M:第i个参赛队的模型质量,单位为g;
i
M:一级加载成功的所有参赛队模型质量的最小值;
min
错误!未找到引用源。:二级自主加载成功的荷载与结构自重的比值;
错误!未找到引用源。:二级自主加载成功的所有参赛队荷载与结构自重比
值的最大值;
L:二级自主荷载加载值。
2019年2月25日
:.
附件1:浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛理论方案
浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛
理论方案
模型名称
输电塔结构模型设计与制作
方案设计及理论分析
浙江大学大学生结构设计竞赛组委会
:.
2019年2月
:.
目录
1结构选型......................................................................................-9-
................................................................................-9-
........................................................................-9-
2结构建模及主要参数................................................................-10-
**软件名称**结构模型......................................................-10-
......................................................-10-
3受荷分析....................................................................................-11-
..............................................................................-11-
................................................................................-15-
..........................................................................-11-
......................................................................................-11-
4节点构造....................................................................................-12-
5模型尺寸图................................................................................-13-
:.
1结构选型(楷体三号)
(楷体四号)
本赛题*****,因此,我们从*****等方面对结构方案进行构思。(正文字体字号为小四,
中文字体宋体,英文字体TimeNewRomans,)
1)****
2)******。
3)****
4)*******

******。
1)选型1
*********
2)选型2
**********
表1-1中列出了*****
表1-1.******(所有图表须有编号,表名及表内字体为五号,字体中英文类型同正文,表格格式为
三线表,参考)
选型1选型2选型3
优点*********
缺点*********
总结:综合对比:****************,最终确定的方案效果图及模型实物图***所示:
(a)模型效果图
(b)模型实物图
图1-1.******(图名字体为五号,字体中英文类型同正文)
:.
2结构建模及主要参数
本结构采用***进行结构建模及分析。
**软件名称**结构模型
利用有限元分析软件****建立了结构的分析模型,如图2-1所示。(建议采用无边框
的表格进行图形的排版)。
(a)结构分析模型三维轴测图(b)结构分析模型平面图
(c)结构分析模型立面图(d)结构分析模型??图
图2-1.******

在***分析软件中,进行了如下的定义。
材料部分:竹皮的弹性模量设置为***N/mm2,抗拉强度设为***MPa。(需注意物
理量及单位的撰写格式,物理量符号、物理常量、变量符号用斜体,计量单位等符号
均用正体。)
几何信息部分:各构件截面及尺寸按实际输入。其中杆件***采用了****截面尺寸,
****。
荷载模式部分:根据本次结构大赛中的要求进行,第一级荷载为****,第二级荷载
为****。在软件****中,采用了****设置。
结构支座部分:在****施加了****约束。
:.
3受荷分析

1)第一级荷载
*********
经过分析,其内力情况如**所示:
(a)轴力图
(b)弯矩图
图3-1.******
由内力分析结果可以得知:********
2)第二级荷载
*********
经过分析,其内力情况如**所示:
(a)轴力图
(b)弯矩图
图3-2.******
由内力分析结果可以得知:********

1)第一级荷载
*********
经过分析,其变形情况如**所示:
图3-4.******变形图
由变形分析结果可以得知:********
2)第二级荷载
*********
经过分析,其变形情况如**所示:
图3-5.*******变形图
由变形分析结果可以得知:********

根据竹材强度***,经过计算,其主要杆件的应力如表****所示。
表3-1.******
构件编号杆件应力(MPa)

综合****分析,可以得到********
:.
4节点构造
节点部位是模型制作的一个关键,表4-1中列出了本模型各种节点的说明及图例。
表4-1.******
节点位置说明图例
**节点****
**节点*
柱脚节点****
:.
5模型尺寸图
(a)模型俯视图
(b)模型左视图
(c)模型前视图
图5-1****
表5-1主要构件详图
编号L1L2L3L4
截面形状
尺寸**×**×**mm**×**×**mm**×**×**mm**×**×**mm
数量113**