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头脑奥林匹克竞赛题的解题方法二、结构类赛题
 文章来源:http://www.omspace.com/ 发布日期:2008-02-01 

    结构是人们每时每刻都要接触到的。建筑是与我们生活息息相关的,古代的劳动人民用他们的智慧给后人留下了许多颇具特色的建筑,万里长城、北京的故宫、曲阜的孔庙、西安的大雁塔、赵州桥等,都是我国建筑史上的瑰宝。

    现代的建筑更是千姿百态,北大桥、大连电视塔、世贸大厦都体现了现代科技实力和建筑水平。

    生活中,每天乘座的汽车、教室里的桌凳、家庭里的家具和电器等都是一个个独立完整的结构体。

为了让青少年从小就了解一些结构上的知识,头脑奥林匹克协会每年都要出一道有关结构方面的赛题,让学生们训练和参赛。

    这类赛题一类是要求使用桐木制作一种结构,另一类是用纸张制作一种结构。

    1.桐木结构:

所制作结构必须使用桐木木条按一定规格和结构的高度进行制作,结构中央必须要有一个开放区,结构的重量赛题中另有规定。

    成绩主要由结构的承重来决定。测试结构的承重在测试架上进行。第一组应放置5公斤重的承压板,第二组以后再放置钩码,在队员的要求下,成人可以协助。但队员必须全力以赴,队员要自己决定放置钩码的顺序和重量。一次只能放置一个钩码,必须保持3秒钟后才能计入成绩。放置的钩码中心孔不能够接触安全杆。

制作结构时,一般有设计、选料、制模、胶接、修正、试验等几个步骤。

    (1)设计:

    根据赛题的要求设计结构。结构的高度一般略大于20.32厘米。形状多为立方体形,宽度在6厘米左右。立柱为主要承重体,一般有四根。每个立柱有4根木条组成,中间用若干个"+"字形的木条或“X”形木条胶接起来。也有把4根(8根)木条胶接起来,中间打一个直径3毫米左右的圆孔。横拉木条的截面可适当小一些。

    (2)选料:

    木条的木纹要直,斜纹不可以用。还要考虑木条的强度、比重、湿度等因素。用天平秤选,并用手感觉强度。也可从木片上挑选好部位后锯成木条。根据选出的木条,对原来的设计方案进行一些修正。

    (3)制模:

    设计方案定下来后,画出图纸。根据结构中心开放区的尺寸,用有机玻璃或ABS塑料板,制作一个方型模具,结构的木条在模具上胶接比较容易。

    (4)胶接:

    胶水可选用502、快干胶、树脂胶、白胶等,究竟使用什么牌号的胶水,要经过多次试验来决定。

胶接工艺技术也只有通过多次的操作,总结经验、提高水平。胶接时先胶接立柱,再胶接横拉木条,然后组合。

    (5)修正:

    等胶水固化后,要对结构进行修正。修正时要注意:立柱必须要和上下两个平面垂直,立柱两端的木条端面须在同一平面内。修正工作在钳工平台或平整的玻璃板上进行。修正尺寸可用刀和砂纸等。

    (6)试验:

    对结构要进行承重测试,测试的结构要作好各种数据的记录。承重测试按照竞赛形式进行。结构的承重、损坏的情况要做出科学的分析。通过试验、分析原因、得出结论、总结经验、提高成绩。

    2.纸张结构:

    纸张结构赛题主要特点是材料来源方便,题意容易理解。纸张材料就是我们平时用过的报纸、各种类型的打印纸、废旧的杂志、书本等等,在制作时应该采用胶接的方式将各个部分连接起来,纸的外层可以做部分处理(除非赛题有特殊规定),经过特殊处理的纸张,可以增加它的强度和刚度。不过,纸张不耐潮湿,容易燃烧,因此不宜作为永久性结构。

    在材料和杆体承载横断面积都相同的条件下,空心杆子抗弯能力最强。因为在材料和横断面积相同的情况下,同样的空心杆能够做得比实心杆粗些;由于空心杆分布在外面的材料比实心杆多,它的抗弯能力自然要比实心杆强多了。在自然界中,像麦秆、芦苇、竹子、鸟兽的骨骼等都是空心的,它是自然界经过千万年演变的结果。所以,在制作纸张结构时,最好将纸张加工成若干个空心管状部件,这样会在赛题规定的重量内,使结构承受尽可能多的重量。在现实生活中,人们把一些高大的柱子和一些杆子都做成空心的,如马路边的路灯杆;在工业生产中,人们用钢管和铁管来做承压抗弯的架子。当然,这些杆件都是在细而长的情况下才做成空心的;如果杆件既粗且短,空心就没有什么优越性了。

    纸张结构赛题的其它解体步骤和方法可参考桐木结构的解体步骤和方法。


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