大學生結構設計大賽材料力學性能試驗研究

常海林+張旭欽+錢格軍+李海鋒

摘要：為研究大學生結構大賽采用的白卡紙、竹皮、桐木的力學性能，應用LDS-5電子拉力試驗機對222個試件進行軸向拉伸試驗，探討白卡紙、竹皮、桐木3種材料在不同厚度、寬度、長度條件下的受力性能。研究表明，對于竹皮、桐木、白卡紙3種材料，試件均會發生正截面斷裂，少量竹皮、桐木試件發生斜截面斷裂。在對試件進行加載過程中，由于施加的拉力存在偏心，削弱了試件的極限承載能力。對于白卡紙試件，長度改變對試件極限承載力無明顯影響。竹皮材料隨著厚度的增加，極限承載力呈非線性增長。綜合強度和結構重量等因素，厚度為0.35 mm的竹皮材料最為適合制作拉索構件。最后獲得不同材料的彈性模量、極限抗拉強度，并得到受拉構件極限承載能力Pu與構件寬度D的關系擬合公式，為學生進行結構設計提供較為科學的設計依據，為結構仿真分析提供較為精確的材料性能數據。

關鍵詞：材料抗拉性能；大學生結構設計競賽；彈性模量

中圖分類號：G642423文獻標志碼：A文章編號：

10052909（2017）05010807

全國大學生結構設計競賽由國家教育部、住房和城鄉建設部、中國土木工程學會主辦，部分高校承辦，是培養大學生創新意識、合作精神和工程實踐能力的學科性競賽[1-3]。作為大學生的科技活動賽事之一，可以提高學生的工程實踐能力和創新能力。結構設計大賽的命題一般要求學生用桐木、竹皮、白卡紙等指定材料進行模型設計及制作，并運用力學知識對結構優化設計。……