基本信息
- 项目名称：
- 新型环保材料结构设计、建模、实验与分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为了增强我们对知识的应用，培养创新意识，扩大我们的科学视野，提高创新设计能力、综合科技能力和工程实践能力，我们应用环保材料（报纸、木条），结合最优设计理念，设计并制作结构，使其在静、动荷载作用下具有足够的强度、稳定性。然后综合应用力学及相关专业知识与相关商业软件进行分析与设计，并将分析结果与所得结论等发表在国内外的核心期刊上。
- 详细介绍：
- 为了增强我们对知识的应用，培养创新意识，扩大我们的科学视野，提高创新设计能力、综合科技能力和工程实践能力，我们应用环保材料（报纸、木条），结合最优设计理念，设计并制作结构，使其在静、动荷载作用下具有足够的强度、稳定性。然后综合应用力学及相关专业知识与相关商业软件进行分析与设计，并将分析结果与所得结论等发表在国内外的核心期刊上。 近几年，越来越多的结构竞赛在国内外举行，着眼点也各不相同。与其他竞赛的作品相比，我们的作品具有明显的特点与优势。作品除了在省内比赛中成绩突出之外，又综合应用力学等相关专业知识与商业软件对作品进行了分析，得出了关于增强结构强度、提高稳定性以及减小节点应力方面的结论，为结构设计提供了一定的理论依据。其反响在国外、国内均很大。 创新点： 1.材料创新。 采用报纸，木条等廉价环保材料，报纸最大厚度为0.1mm，木条最大厚度为5mm，弹性模量为104MPa，抗拉强度为30MPa，比重为0.5。这些材料与砖混材料相比不仅环保无害，而且价格低廉。在结构设计与制作过程中，也充分利用材料的特性（如木材的抗拉、抗压强度差异等），不仅节省了材料，而且使结构最大程度地承受一定的荷载。 2.结构创新。 根据不同的加载类型设计制作出不同体型的结构，且满足强度、稳定性要求的同时经济指标最高。在总体上把握体型，并注意到模型与实际结构的区别，体系简洁，传力路径清晰。施工工艺上的创新体现在，整体上结构如现浇所得，小巧美观，注意细节、关键部位、节点的构造措施。 3.实验创新。 竞赛涉及的荷载类型为物理静载与竖向冲击荷载、水平震动荷载，荷载种类的多样化可以更加真实地模拟结构在实际过程中的各种承压情况。作品“桃园结义”重量为27g，承受静荷载重量为150N，承受的冲击荷载重量为30N。作品“金三角”重量为40g，柱顶静载重为100N，动载平台的振动特性为振幅10mm，频率为2Hz，动载持续时间：20s。所有实验装置均为申报者与合作成员自制，且应用效果良好。 4.分析创新。我们在连续三届参加山东省结构竞赛的基础上，将三届结构竞赛的作品进行了总结与分析，深入探讨作品中所蕴含的力学原理，在结合所学知识的基础上应用大型软件及自编程序进行建模、对比、分析，并将所得结论先后发表在国内外重要核心期刊上。理论成果突出，在国内外高校均有广泛的推广价值，对相关学科竞赛具有很好的借鉴作用。对结构、局部、整体、节点的理论分析，成果分别发表在国外EI、SCI源刊，国际学术会议ISTP，在国内核心期刊等，收录、反响大。 获得奖励与发表论文： 1.山东省高校第一届结构设计大赛二、三等奖；山东省高校第二届结构设计大赛三等奖。 2.山东省高校第三届结构设计大赛一等奖（另获最佳选型与制作奖、最佳结构分析奖等全部7个单项奖） 3.论文发表： 1）EI、SCI收录文章一篇。 2）EI、ISTP收录文章四篇。 3）《力学与实践》（核心期刊）发表教学研究论文一篇。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：为了增强我们对知识的应用，培养创新意识，扩大我们的科学视野，提高创新设计能力、综合科技能力和工程实践能力。也为了增强团队的共同协作能力与合作精神。 思路：应用环保材料（报纸、木条），结合最优设计理念，设计并制作结构，使其在静、动荷载作用下具有足够的强度、稳定性。并综合应用力学及相关专业知识与相关商业软件进行分析与设计。 创新点： 1.材料创新。 采用报纸，木条等廉价环保材料，报纸最大厚度为0.1mm，木条最大厚度为5mm，弹性模量为104MPa，抗拉强度为30MPa，比重为0.5。2.结构创新。 根据不同的加载类型设计制作出不同体型的结构，且满足强度、稳定性要求的同时经济指标最高。 3.实验创新。 竞赛涉及的荷载类型为物理静载与竖向冲击荷载、水平震动荷载，荷载种类的多样化可以更加真实地模拟结构在实际过程中的各种承压情况。作品“桃园结义”重量为27g，承受静荷载重量为150N，承受的冲击荷载重量为30N。作品“金三角”重量为40g，柱顶静载重为100N，动载平台的振动特性为振幅10mm，频率为2Hz，动载持续时间：20s。所有实验装置均为申报者与合作成员自制，且应用效果良好。 4.分析创新。我们在连续三届参加山东省结构竞赛的基础上，将三届结构竞赛的作品进行了总结与分析，深入探讨作品中所蕴含的力学原理，在结合所学知识的基础上应用大型软件及自编程序进行建模、对比、分析，并将所得结论先后发表在国内外重要核心期刊上。
科学性、先进性
- 近几年，越来越多的结构竞赛在国内外举行，着眼点也各不相同。与其他竞赛的作品相比，我们的作品具有明显的特点与优势。作品除了在省内比赛中成绩突出之外，又综合应用力学等相关专业知识与商业软件对作品进行了分析，得出了关于增强结构强度、提高稳定性以及减小节点应力方面的结论，为结构设计提供了一定的理论依据。其反响在国外、国内均很大。
获奖情况及鉴定结果
- 1.山东省高校第一届结构设计大赛二、三等奖；山东省高校第二届结构设计大赛三等奖。 2.山东省高校第三届结构设计大赛一等奖（另获最佳选型与制作奖、最佳结构分析奖等全部7个单项奖） 3.论文发表： 1）EI、SCI收录文章一篇。 2）EI、ISTP收录文章四篇。 3）《力学与实践》（核心期刊）发表教学研究论文一篇。
作品所处阶段
- 实验室研发阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点：近几年，越来越多的结构竞赛在国内外举行，着眼点也各不相同。与其他竞赛的作品相比，我们的作品具有明显的特点与优势。我们应用环保材料（报纸、木条）与最优设计理念，设计并制作的结构，在静、动荷载作用下既具有足够的强度、稳定性，又使综合经济指标最高达到了综合应用力学及相关专业知识与相关商业软件进行分析与设计的目的，在国内、外高校反响大。 适用范围：作品除了在省内比赛中成绩突出之外，又综合应用力学等相关专业知识与商业软件对作品进行了分析，得出了关于增强结构强度、提高稳定性以及减小节点应力方面的结论，为结构设计提供了一定的理论依据。 市场分析与经济预测：随着我国人民生活水平的提高，轻型木结构建筑也进入了中国市场，越来越多的房产开发商、设计公司、施工单位及普通消费者对木结构建筑产生了浓厚的兴趣。我们的作品正是在这一趋势的启发下，采用报纸，木条等廉价环保材料进行设计与制作，不仅环保无害，而且价格低廉，具有很好的市场前景与经济效益。
同类课题研究水平概述
- 近几年，越来越多的结构竞赛在国内外举行，着眼点也各不相同。但仅限于实物竞赛，没有相关理论发表成果。与其他竞赛的作品相比，我们的作品具有明显的特点与优势。我们综合应用力学及相关专业知识与相关商业软件进行分析与设计，并将分析结果与所得结论等发表在国内外的核心期刊上。
