1、北京理工大学第六届结构设计竞赛细则一、竞赛简介结构设计竞赛旨在通过对知识的综合应用和团队的共同协作过程，理论联系实践，突出创新精神，健全面向未来的教学体系，培养当代工程师的基本素质。希望经过我们的共同努力，提高学生的科学素养、科研技能水平，促进我校学生学术活动的开展，增强学生间科技交流，从而进一步提高本科生培养和教学质量。二、题目承受静载和冲击载荷的高压输电塔架结构模型设计三、作品要求首先声明：本次竞赛着重于想象力和创造力的发挥，重在设计和动手能力，而非手工制作比赛，因此要求：1作品应力求有创造性，贴近实际、结构合理、制作精巧。2每个参赛队仅能提交一份作品，且应保证作品完整。3完整的作品包括以
2、下部分：（1）设计方案：结构图若干，包括主要构件、结点详图及材料表（耗材规格、数量，及总重量） 。（2）结构设计计算书：包括结构选型、计算简图、荷载分析、内力分析、承载能力估算。（3）塔架结构模型(实物)：要求模型制作符合设计制作要求并与计算书一致。如修改模型，要求同时修改计算书。作品由各参赛队命名塔架名须健康向上，突出特点。四、制作材料本届大赛的模型制作材料定为桐木、速干白乳胶和细铁丝。组委会提供材料：速干白乳胶一瓶，细铁丝 1 米，桐木材料均为 1 米长，横截面尺寸和数量如下： 55 mm1mm2 片， 6 mm6 mm6 根，4 mm6 mm8 根，3 mm4 mm8 根，2 mm4 m
3、m8 根。组委会提供桐木材料的力学性能实验数据以供参考，同时组委会也鼓励选手自行测定材料的力学性能。模型制作所用材料仅限于组委会所提供的材料。允许对所给材料进行切割、加工、组合。如模型中采用任何非组委会提供的材料，一经查实，将取消参赛资格。五、结构模型本次比赛旨在设计并制作一个缩小版的输电塔架，如图 1 所示。该模型要求以尽可能轻的重量来经受两项加载试验，并不发生毁坏或者局部破坏，同时应力求美观。该塔架基座截面为 240mm240mm 的正方形，塔顶截面为 80mm80mm的正方形，基座与塔顶之间的结构和截面形式、大小可自行设计，塔架高出安装板部分的高度为 600mm。塔架顶的两边需分别制作一
4、个三角形的悬臂结构，且需具有相同的长度、截面尺寸和刚度。为了在结构加载时有地方系细铁丝悬挂称盘，三角形悬臂结构从塔顶截面需向外伸出不少于 100mm，如图 1 所示，其末端需有一个 20mm长的延伸杆，细铁丝绑在延伸杆上，并留有挂钩位置，以便悬挂称盘，如图 1中的放大图所示，其中要求细铁丝做成的孔应能穿过直径为 8mm 的挂钩，且a15mm。所有结构的组成部分除悬挂称盘的细铁丝外必须由桐木制成。xz24020 100 80 100 20正面yz24080侧面600xyxy悬臂悬臂悬臂悬臂斜撑 斜撑斜撑延伸杆延伸杆延伸杆a斜撑延伸杆悬臂细铁丝放大放大图 1. 塔架外形该塔架模型的外轮廓必须满足上
5、述使用要求。塔架模型在满足上述使用要求的情况下，各参赛队可充分发挥自己的想象力和创造力，自行设计结构和构件的形式与尺寸。模型的尺寸和形状上与上述使用要求的偏差不能超过10mm，否则该模型将无参赛资格。六、模型的加载塔架模型加载前需安装在由组委会提供的水平放置的安装板上，安装板上预留了安装塔架模型的安装孔，如图 2.所示。安装板厚度不小于 5mm，安装孔贯通安装板。主安装孔中心间距为 240mm，每个主安装孔旁设置了两个付安装孔，主安装孔直径为 8mm，付安装孔直径为 6mm。模型与安装板间的连接方式，各参赛队自行设计。模型设计需综合考虑模型的使用要求、加载和安装。2020240240主安装孔付
6、安装孔图 2.安装板平面图参赛模型需经过两道加载，其顺序为：静态加载和铅垂冲击加载。每个参赛队需在组委会的指导和协助下进行加载。在加载过程中，每个参赛队有责任小心保护好模型，使模型在加载之前不至于损坏。只有那些成功通过静力加载，并没有发生损坏或局部破坏的模型，才能继续进行铅垂冲击加载。加载位置和加载方向如图 3.所示。（一）静态加载首先在塔架顶的中部放置砝码，一次 10N，共 2 次，重量共为 20N，砝码直径大于 60mm。然后，随机确定一悬臂端（图 3 所示为左端） ，悬挂称盘和砝码，一次 10N，一共 3 次，因此在此方向上的力加上称盘的重量总计为 30N。静态加载h安装板20N静载30
7、N静载安装板20N静载20N静载 10N静载300 300 重10N冲击冲击加载图 3 加载（二）铅垂冲击加载在静态加载结束后，在另一端（图 3 所示为右端）悬挂称盘重 10N，并从左端移动 10N 的砝码到右端，将该砝码向上提升 h 高度（预赛 h=100mm，决赛h=120mm） ，然后将该砝码突然落下造成冲击荷载。在冲击荷载作用下，要求该模型不毁损而且在冲击荷载加载 10 秒后依然屹立不倒，即为成功。七、比赛过程a) 模型加载试验分两阶段进行，即：预赛冲击高度 h=100mm，凡顺利通过静态加载和冲击加载者，依据模型自重，从轻至重排列名次。取预赛前 20 组进入决赛。决赛冲击高度 h=1
8、20mm，顺利通过静态加载和冲击加载者，依据模型自重，从轻至重排列名次，确定最终获奖名单。b) 加载步骤(1) 电子秤称定模型自重；(2) 选手在工作人员的协助下，将模型安装到安装板上；(3) 选手在工作人员的协助下，自行静态加载；(4) 选手在工作人员的协助下，自行冲击加载。c) 失效条件凡出现下列情况之一者，即属模型失效：(1) 模型不能满足设计要求；(2) 模型无法按照设计要求正确安装就位；(3) 模型无法实施加载；(4) 模型在加载过程中倾覆；(5) 模型在加载过程中损坏；(6) 评审组认为失效的其它情况。八、注意事项1 安装、加载前做好一切准备工作，并注意模型的保护。不要因为非比赛因
9、素引起结构的破坏。2 仪器和设备不可避免的有一定的制作误差，请选手谅解并在制作中考虑。九、奖项设置和评奖办法1模型承载力优胜奖：所有符合设计制作要求的模型均可参加预赛。预赛冲击高度 h=100mm。取预赛前 20 组进入决赛。决赛冲击高度 h=120mm。通过决赛的模型按自重由轻到重排序，依照决赛成绩经评审组审定，评出：1) 模型承载力优胜特等奖： 1 组2) 模型承载力优胜一等奖： 1 组3) 模型承载力优胜二等奖： 2 组4) 模型承载力优胜三等奖： 3 组评奖以决赛模型质量为准。2最佳结构分析奖：进入决赛并获得上述优胜奖的各参赛队有资格参加最佳结构分析奖的答辩。本奖项用于奖励分析、设计的
10、综合实力较强且其设计意图在设计作品中得以充分实现的优秀参赛队。评审过程包括自述发言和回答提问两部分。评审组将针对结构选型、材料性能、结构分析、节点与支座设计、制作工艺等对参赛队进行综合提问，进而评选出最佳结构分析奖一名。3最佳造型奖：评审组将在通过预赛的各组模型中依照造型的新颖，美观评出最佳造型奖一名。4最佳制作奖：评审组将在通过预赛的各组模型中依照制作的细致、精巧评出最佳制作奖一名。5功败垂成奖：奖励在决赛中功亏一篑，预赛中相对成绩最好的组。注：以上奖项可以兼得，可以空缺。十、参赛与报名1组队参赛对象为我校在校本科生，研究生。要求必须由三人组队参赛，每人只允许参加一个参赛队，各队独立设计、制
11、作。2报名各参赛队必须在规定时间内向组委会网上报名（网址见报名通知） ， 经资格审查合格进行备案后，即可参赛。报名截止日期 4 月 25 日。3讲座高压输电线塔架结构模型设计、计算与制作4 月 20 日（周六） ，具体时间、地点请关注网上通知。4参赛资格参赛选手，首先需确定设计方案，并根据竞赛要求编写结构设计计算书。在规定的时间 5 月 6 日、地点（另行通知）上交组委会。经组委会审议，设计方案与结构设计计算书合格者，获得参赛资格；不合格者，取消参赛资格。5月 10 日在网上公布获得参赛资格人员名单。5. 领取材料5 月 13 日，获取参赛资格的选手在规定的地点和时间内（另行通知）领取材料。6
12、. 比赛时间：预赛：5 月 25 日 （周六） 决赛：6 月 3 日（周一）具体时间、地点请关注网上通知。7. 技术指导咨询: 良乡校区：理学楼 A- 107.联系人: 廖老师 ，结构设计竞赛 qq 群号：301371347 汪老师 十二、版权1本次比赛题目版权属于大赛组委会，未经许可，不得转让用于其他商业比赛。2大赛组委会拥有对各参赛队提交的竞赛方案、模型及相关材料进行出版或转让出版的权利。十三、附则1此件报北京理工大学有关领导审批。2此件送发各评委老师、参赛组及其他相关人员。3次活动由北京理工大学宇航学院主办，技术指导基础力学教学实验中心与基础力学课程组。备注：计划中与竞赛相关的时间、地点供大家参考，难免会根据具体情况临时变更。请各参赛队随时关注网上通知，并请相互转告，竞赛组委会主要通过网上与各参赛队及时进行信息沟通与交流。北京理工大学第六届结构设计竞赛组委会2013 年 4 月附：桐木材料性能实验报告
