课程设计—纸质悬臂结构

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1、 目 录 设计任务书 1 设计说明书 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.1 设计构思 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.1.1 结构造型构思 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.1.2 结构体系的选择 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.1.3 结构特色说明.6 1.2 模型设计图纸 7 1.2.1 结构作品效果图 . 7 1.2.2 结构布置图 . 8 1.2.3 主要构件详图及节点图 . 8 2 计算书 . 12 2.1 计算简图 12 2.2 结构计算假定和各个单元物理参数 12 2.2.1 计算假定 12 2.2.2 构件截面尺寸 11 2.

2、2.3 材料力学性质 13 2.3静载工况下结构的内力分析 14 2.3.1 结构强度计算 . 14 2.3.2 结构刚度计算 . 17 2.4 承载能力验算 18 2.4.1 强度验算 . 18 2.4.2 刚度验算 . 19 2.4.3 稳定性验算 . 19 2.5 承载能力的估算 19 2.5.1 稳定条件控制的最大承重G1 19 2.5.2 强度条件控制的最大承重G2 . 19 2.5.3 刚度条件控制的最大承重G3 . 20 2.6 破坏形式的估计 20 小组分工说明.20 附录一结构力学求解器输入源代码 . 21 附录二 结构内力输出值 . 23 附录三 结构变形输出值 . 25

3、1 1.设计说明书设计说明书 1.1 设计构思设计构思 本次设计根据设计任务书的要求，从白卡纸受力性能特点出发，由于白卡纸较抗拉 不抗压，杆件较抗拉、压不抗弯、剪、扭，选择符合其受力性能的支架结构和悬臂结构， 使白卡纸的在受到充分荷载作用下才破坏，最大限度地发挥材料的能力。另一方面白乳胶 会使白卡纸出现一定的性质变化 在结构选型问题上，不仅要考虑到理论上的受力，也要注意制作工艺的难度，如果 工艺复杂要求高，我们很难在实际上达到预期的效果。 所以要稳定承受荷载的情况下，利用抗拉、抗压和抗弯性能，及纸带的抗拉强度高特 点，选用结构简易，制作难度小，材料精简的原则来考虑结构的设计一座悬臂长 440，

4、柱 高 800 的纸质悬臂结构。 1.1.1 结构造型构思结构造型构思 （1） 材料强度分析 纸质杆件的抗弯剪能力比较弱，因此，设计结构时应尽可能降低由荷载产生的弯矩和 剪力。 由表 1、表 2 可看出白卡纸的优点：拥有较强的抗拉性能；结果理论分析结合实际， 白卡纸制成的杆件抗压性能也较强。 因此， 结构体系的杆件受力应考虑以受拉和受压为主， 而减少弯剪效应以充分发挥白卡纸的受力性能。 表表 1 230 克白卡纸弹性模量克白卡纸弹性模量 名称种类 层数 弹性模量(MPa) 230 克白卡纸 1 56.9 2 148.2 表表 2 230 克白卡纸极限应力克白卡纸极限应力 名称类型 层厚 (mm) 拉应力 (N/mm2) 压应力 (N/mm2) 备 注 230 克白卡纸 0.3 22.2 7.0 受压计算时需考虑长细 比对稳定的影响 （2）结构功能要求 模型的受力条件：在悬臂端指定位置施加一个集中荷载，最低施加的荷载不能少于 5 kg，最大不能大于 20 kg。 根据任务书的要求和所给材料及制作工艺难度选择斜拉式悬臂结构。为保证结构较大 2 整体变形和失稳，在节点、加荷位置、应力集