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基本信息

項目名稱:
新型環保材料結構設計、建模、實驗與分析
小類:
機械與控制
簡介:
為了增強我們對知識的應用,培養創新意識,擴大我們的科學視野,提高創新設計能力、綜合科技能力和工程實踐能力,我們應用環保材料(報紙、木條),結合最優設計理念,設計并制作結構,使其在靜、動荷載作用下具有足夠的強度、穩定性。然后綜合應用力學及相關專業知識與相關商業軟件進行分析與設計,并將分析結果與所得結論等發表在國內外的核心期刊上。
詳細介紹:
為了增強我們對知識的應用,培養創新意識,擴大我們的科學視野,提高創新設計能力、綜合科技能力和工程實踐能力,我們應用環保材料(報紙、木條),結合最優設計理念,設計并制作結構,使其在靜、動荷載作用下具有足夠的強度、穩定性。然后綜合應用力學及相關專業知識與相關商業軟件進行分析與設計,并將分析結果與所得結論等發表在國內外的核心期刊上。 近幾年,越來越多的結構競賽在國內外舉行,著眼點也各不相同。與其他競賽的作品相比,我們的作品具有明顯的特點與優勢。作品除了在省內比賽中成績突出之外,又綜合應用力學等相關專業知識與商業軟件對作品進行了分析,得出了關于增強結構強度、提高穩定性以及減小節點應力方面的結論,為結構設計提供了一定的理論依據。其反響在國外、國內均很大。 創新點: 1.材料創新。 采用報紙,木條等廉價環保材料,報紙最大厚度為0.1mm,木條最大厚度為5mm,彈性模量為104MPa,抗拉強度為30MPa,比重為0.5。這些材料與磚混材料相比不僅環保無害,而且價格低廉。在結構設計與制作過程中,也充分利用材料的特性(如木材的抗拉、抗壓強度差異等),不僅節省了材料,而且使結構最大程度地承受一定的荷載。 2.結構創新。 根據不同的加載類型設計制作出不同體型的結構,且滿足強度、穩定性要求的同時經濟指標最高。在總體上把握體型,并注意到模型與實際結構的區別,體系簡潔,傳力路徑清晰。施工工藝上的創新體現在,整體上結構如現澆所得,小巧美觀,注意細節、關鍵部位、節點的構造措施。 3.實驗創新。 競賽涉及的荷載類型為物理靜載與豎向沖擊荷載、水平震動荷載,荷載種類的多樣化可以更加真實地模擬結構在實際過程中的各種承壓情況。作品“桃園結義”重量為27g,承受靜荷載重量為150N,承受的沖擊荷載重量為30N。作品“金三角”重量為40g,柱頂靜載重為100N,動載平臺的振動特性為振幅10mm,頻率為2Hz,動載持續時間:20s。所有實驗裝置均為申報者與合作成員自制,且應用效果良好。 4.分析創新。我們在連續三屆參加山東省結構競賽的基礎上,將三屆結構競賽的作品進行了總結與分析,深入探討作品中所蘊含的力學原理,在結合所學知識的基礎上應用大型軟件及自編程序進行建模、對比、分析,并將所得結論先后發表在國內外重要核心期刊上。理論成果突出,在國內外高校均有廣泛的推廣價值,對相關學科競賽具有很好的借鑒作用。對結構、局部、整體、節點的理論分析,成果分別發表在國外EI、SCI源刊,國際學術會議ISTP,在國內核心期刊等,收錄、反響大。 獲得獎勵與發表論文: 1.山東省高校第一屆結構設計大賽二、三等獎;山東省高校第二屆結構設計大賽三等獎。 2.山東省高校第三屆結構設計大賽一等獎(另獲最佳選型與制作獎、最佳結構分析獎等全部7個單項獎) 3.論文發表: 1)EI、SCI收錄文章一篇。 2)EI、ISTP收錄文章四篇。 3)《力學與實踐》(核心期刊)發表教學研究論文一篇。

作品圖片

  • 新型環保材料結構設計、建模、實驗與分析
  • 新型環保材料結構設計、建模、實驗與分析

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

目的:為了增強我們對知識的應用,培養創新意識,擴大我們的科學視野,提高創新設計能力、綜合科技能力和工程實踐能力。也為了增強團隊的共同協作能力與合作精神。 思路:應用環保材料(報紙、木條),結合最優設計理念,設計并制作結構,使其在靜、動荷載作用下具有足夠的強度、穩定性。并綜合應用力學及相關專業知識與相關商業軟件進行分析與設計。 創新點: 1.材料創新。 采用報紙,木條等廉價環保材料,報紙最大厚度為0.1mm,木條最大厚度為5mm,彈性模量為104MPa,抗拉強度為30MPa,比重為0.5。2.結構創新。 根據不同的加載類型設計制作出不同體型的結構,且滿足強度、穩定性要求的同時經濟指標最高。 3.實驗創新。 競賽涉及的荷載類型為物理靜載與豎向沖擊荷載、水平震動荷載,荷載種類的多樣化可以更加真實地模擬結構在實際過程中的各種承壓情況。作品“桃園結義”重量為27g,承受靜荷載重量為150N,承受的沖擊荷載重量為30N。作品“金三角”重量為40g,柱頂靜載重為100N,動載平臺的振動特性為振幅10mm,頻率為2Hz,動載持續時間:20s。所有實驗裝置均為申報者與合作成員自制,且應用效果良好。 4.分析創新。我們在連續三屆參加山東省結構競賽的基礎上,將三屆結構競賽的作品進行了總結與分析,深入探討作品中所蘊含的力學原理,在結合所學知識的基礎上應用大型軟件及自編程序進行建模、對比、分析,并將所得結論先后發表在國內外重要核心期刊上。

科學性、先進性

近幾年,越來越多的結構競賽在國內外舉行,著眼點也各不相同。與其他競賽的作品相比,我們的作品具有明顯的特點與優勢。作品除了在省內比賽中成績突出之外,又綜合應用力學等相關專業知識與商業軟件對作品進行了分析,得出了關于增強結構強度、提高穩定性以及減小節點應力方面的結論,為結構設計提供了一定的理論依據。其反響在國外、國內均很大。

獲獎情況及鑒定結果

1.山東省高校第一屆結構設計大賽二、三等獎;山東省高校第二屆結構設計大賽三等獎。 2.山東省高校第三屆結構設計大賽一等獎(另獲最佳選型與制作獎、最佳結構分析獎等全部7個單項獎) 3.論文發表: 1)EI、SCI收錄文章一篇。 2)EI、ISTP收錄文章四篇。 3)《力學與實踐》(核心期刊)發表教學研究論文一篇。

作品所處階段

實驗室研發階段

技術轉讓方式

作品可展示的形式

圖片、錄像

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

技術特點:近幾年,越來越多的結構競賽在國內外舉行,著眼點也各不相同。與其他競賽的作品相比,我們的作品具有明顯的特點與優勢。我們應用環保材料(報紙、木條)與最優設計理念,設計并制作的結構,在靜、動荷載作用下既具有足夠的強度、穩定性,又使綜合經濟指標最高達到了綜合應用力學及相關專業知識與相關商業軟件進行分析與設計的目的,在國內、外高校反響大。 適用范圍:作品除了在省內比賽中成績突出之外,又綜合應用力學等相關專業知識與商業軟件對作品進行了分析,得出了關于增強結構強度、提高穩定性以及減小節點應力方面的結論,為結構設計提供了一定的理論依據。 市場分析與經濟預測:隨著我國人民生活水平的提高,輕型木結構建筑也進入了中國市場,越來越多的房產開發商、設計公司、施工單位及普通消費者對木結構建筑產生了濃厚的興趣。我們的作品正是在這一趨勢的啟發下,采用報紙,木條等廉價環保材料進行設計與制作,不僅環保無害,而且價格低廉,具有很好的市場前景與經濟效益。

同類課題研究水平概述

近幾年,越來越多的結構競賽在國內外舉行,著眼點也各不相同。但僅限于實物競賽,沒有相關理論發表成果。與其他競賽的作品相比,我們的作品具有明顯的特點與優勢。我們綜合應用力學及相關專業知識與相關商業軟件進行分析與設計,并將分析結果與所得結論等發表在國內外的核心期刊上。
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