紙質(zhì)桿件的抗彎能力增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 時(shí)圓形截面節(jié)點(diǎn)的處理難度較大（如圖3所示），因此，上弦桿選方形截面為宜。方案三、穩(wěn)定性較好，質(zhì)量較輕，充分利用紙帶很好的抗拉性能，實(shí)用性強(qiáng)，但傳力略復(fù)雜，紙帶的張拉難道大。 造型構(gòu)思（1） 材料強(qiáng)度分析最弱，因此，總的設(shè)計(jì)思路是盡可能降低荷載產(chǎn)生的彎矩。由表1，表2可看出白卡紙的主要優(yōu)點(diǎn)在于它具有較強(qiáng)的抗拉性能；經(jīng)試驗(yàn)，白卡紙制成的桿件抗壓性能也較強(qiáng)。但經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和甄選，由構(gòu)思中得到啟發(fā)，充分考慮白卡紙的材料性質(zhì)，以結(jié)構(gòu)功能要求為基本出發(fā)點(diǎn)，從多種形式對(duì)比中，決定以桁架作基本形式，考慮穩(wěn)定性等方面的因素，最終選擇折弦式桁架作為結(jié)構(gòu)的立面形式。腹桿主要承受拉力和壓力，但所受力的大小較上弦桿小得多。 桿件編號(hào)為了便于運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算和數(shù)據(jù)分析，我們對(duì)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和桿件進(jìn)行了編號(hào)。本設(shè)計(jì)容許最大變形[f] = 40mm,則變形控制的最大承重 = 20 x =。則 = min｛｝/ = 這說(shuō)明，在保證強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度的條件下，本懸臂結(jié)構(gòu)具有足夠的承載力。圖8 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 構(gòu)件截面尺寸上弦桿：方形，10mm10mm，厚度10mm下弦桿：矩形 10mm10mm，厚度10mm腹桿：方形，10mm10mm，厚度10mm拉條：寬10mm，厚度10mm 材料力學(xué)性質(zhì)參見表1，表2 。下弦桿以受拉為主，且拉桿不存在失穩(wěn)的問(wèn)題。圖2 最終模型（4）構(gòu)件截面的選擇由白卡紙材料性質(zhì)及結(jié)構(gòu)的功能要求決定了構(gòu)件宜以受拉、壓為主，而白卡紙的受拉性能較好，且拉桿不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。表1 230克白卡紙彈性模量名稱種類層數(shù)彈性模量(MPa)230克白卡紙12表2 230克白卡紙極限應(yīng)力名稱類型層厚(mm)拉應(yīng)力(N/mm2)壓應(yīng)力(N/mm2)備 注230克白卡紙受壓計(jì)算時(shí)需考慮長(zhǎng)細(xì)比對(duì)穩(wěn)定的影響（2）結(jié)構(gòu)功能要求所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型應(yīng)能為承載板提供承載平面，承載平面必須在支承平面以上。要將模型設(shè)計(jì)為懸臂結(jié)構(gòu)，考慮模型制作的白卡紙力學(xué)性能，借用“塔吊”的思想對(duì)我們的設(shè)計(jì)進(jìn)行構(gòu)思，本次模型采用空間桁架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單明了，穩(wěn)定性好，荷載傳遞路線清晰，構(gòu)件受力合理。因此，在選擇結(jié)構(gòu)立面形式中，為了能滿足結(jié)構(gòu)承載能力要求，我們做了以下幾個(gè)方案分析：圖1 立面形式比選方案一、造型簡(jiǎn)單，但受力不合理。上弦桿主要承受較大的軸心壓力。該體系為圖1所示的兩榀桁架，通過(guò)橫系桿在節(jié)點(diǎn)處將其連接成整體，并利用紙帶做成拉條支撐弦桿，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。圖12 位移圖 承載能力驗(yàn)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算經(jīng)大量試驗(yàn)得到不同長(zhǎng)細(xì)比下的穩(wěn)定系數(shù)，見表3。 附錄一 結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器輸入源代碼20結(jié)點(diǎn),1,0,0結(jié)點(diǎn),2,100,0結(jié)點(diǎn),3,100,200結(jié)點(diǎn),4,100,400結(jié)點(diǎn),5,100,600結(jié)點(diǎn),6,100,650結(jié)點(diǎn),7,190,650結(jié)點(diǎn),8,280,650結(jié)點(diǎn),9,370,650結(jié)點(diǎn),10,460,650結(jié)點(diǎn),11,550,650結(jié)點(diǎn),12,460,600結(jié)點(diǎn),13,370,600結(jié)點(diǎn),14,280,600結(jié)點(diǎn),15,190,600結(jié)點(diǎn),16,0,200結(jié)點(diǎn),17,0,400結(jié)點(diǎn),18,0,600結(jié)點(diǎn),19,0,650結(jié)點(diǎn),20,90,650結(jié)點(diǎn),21,180,650結(jié)點(diǎn),22,180,600結(jié)點(diǎn),23,90,600結(jié)點(diǎn),24,50,770結(jié)點(diǎn),25,25,710結(jié)點(diǎn),26,75,710結(jié)點(diǎn),27,550,700結(jié)點(diǎn),28,180,0單元,21,22,1,1,0,1,1,0單元,21,20,1,1,0,1,1,0單元,20,19,1,1,0,1,1,0單元,19,6,1,1,0,1
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