教学对象:初高中学生
各位同学好,经过上一节课的教学,不知道大家是否已经了解了桐木结构的基本知识与制作技法呢?那么今天我们将正式开始我们的结构之旅。在结构中,我们首要的任务是抗弯。元构件本身抗弯能力至关重要,今天我们就来进行一次抗弯挑战,看看什么样的元构件做法可以兼具效率与强度。
木片抗弯测试
首先,我们测试一下
4根木片叠放后的抗弯能力
(木片抗弯能力测试)
大家从加载实验中可以看到,仅仅只承重了7本书的重量,便因为弯矩而产生断裂。我们是否有什么方法,在不增加材料的使用量的前提下,大大提升我们构件的抗弯能力呢?答案就是采用箱式结构的方管构件。
认识方管
在结构制作赛事中,选手们通常会根据力学知识,设计出一个个完美的结构。但是一个完美的结构,需要由一个个的构件组成。构件就像房屋中的砖头,它的好坏直接决定了结构最终的承载能力。而通常我们会采用方管的形式作为元构件,进行结构的拼接。那么它究竟有什么优点呢?
· 荷重比高
在桐木结构的设计制作过程中,有一项非常重要的评判标准:荷重比。荷指的是荷载,重指的是自重,荷重比就是研究对象所受的荷载与自重的比值。简而言之,在我们设计模型的过程中,需要用最轻的重量,去承载竟可能多的荷载。这是评判模型设计是否优秀的重要指标。而方管采用空心结构,能够在保证一定强度的情况下,尽可能的降低自身重量。
· 一定的强度
方管属于类箱式结构,它拥有一定的强度与抗弯能力,并且它具有外形简单,制作、安装、维护方便等,因此这类结构在生活中也广泛用于中、小跨径的结构。
方管的制作
运用我们上一节课基本的制作技法,我们便可以制作成一根方法。相比于上次制作的木骰子,方管长度更长,对于切割,粘贴的要求更加的高,接下来我们就一起来学习一下如何制作一根方管吧!
注意:在桐木制作过程中牵涉到美工刀、502胶水等工具,务必注意安全。请在指导老师或家长的陪同下进行学习、制作。
(方管制作)
抗弯对比测试
实践是检验真理的唯一标准,接下来我们就进行方管抗弯对比试验,对比之前同样材料量的木片叠加方式,来验证一下方管的抗弯能力吧!
(方管抗弯能力测试)
从实验中我们可以看出,同样重量的材料,采用方管的结构,承载的能力与抗弯能力都大大的强化了呢!
扩展阅读
桥梁的分类:梁式桥
梁式桥是指用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。其上部结构在铅垂向荷载作用下,支点只产生竖向反力。梁式桥为桥梁的基本体系之一。制造和架设均甚方便,使用广泛,在桥梁建筑中占有很大比例。
著名的洛阳桥就是属于梁式大石桥
今天和大家一起学习了桐木结构中的元构件方管。下一节课,我们将学习桐木结构中很重要的两根辅助杆件,拉杆与压杆,敬请期待哦!
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