第八届华东地区高校结构设计邀请赛竞赛手册1024191657.doc

“东华测试杯”第八届华东地区高校结构设计邀请赛
(2011年10月)

竞
赛
手
册

主办单位
上海交通大学
承办单位
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院

“东华测试杯”第八届华东地区高校结构设计邀请赛
组织委员会
2011年10月
“东华测试杯”第八届华东地区高校
结构设计邀请赛
一、竞赛宗旨及目的
通过竞赛活动，激发大学生的创新意识，培养大学生的动手实践能力，提高大学生的综合素质，并进一步加强华东地区高校学生间的交流与合作。
二、竞赛要求
（一）每个学校派出1-2个参赛小组，每组由三人（至少一名女生）组成。
（二）参赛小组成员须为未毕业的全日制在校本科学生。
（三）每个学校派一名领队负责组织本校参赛队员。
三、竞赛内容
结构选型；结构设计；结构模型制作；结构模型加载试验。
四、竞赛题目
A：材料和工具
模型材料和制作工具按竞赛组委会提供的规格选取，不得使用竞赛组委会指定以外的其它任何材料和工具。模型材料和制作工具见附表。
B：加载装置
B1：加载装置由加载台、底板、侧向加载滑轮、加载块等部分组成（附图1）。
B2：底板为440×440×20mm的木板。底板可通过夹具水平固定在加载台上。每组在申领模型材料时可以领取底板一块。底板表面中央200×200的范围为模型固定区（见附图7）。
B3：侧向加载滑轮共12个，位置见附图1。
B4：加载块分为竖向加载块和水平加载块两类。
竖向加载块为255mm×255mm×20mm的钢板2个，总重20㎏。水平加载块为2kg砝码8个，1 kg砝码4个。
C：模型的功能
C1：在加载状态E1，模型应支承竖向加载块，使其底面距离底板顶面的距离为600mm±3mm。
C2：在加载状态E4、E5、E6，模型应保证不倒塌，并满足相应的位移要求。
（关于加载状态的描述见E部分）
D：模型的边界条件
D1：模型结构的支座应支承在B2条所叙述底板上，支座数量任意，支座与底板的接触范围必须位于底板表面中央200×200的范围内。模型支座可通过502胶水和底板连接。
D2：在模型200±5mm、400±5mm、595±5mm的三个高度上，均分别设置4个水平加载点。各高度上的4个水平加载点分为2个X向加载点和2个Y向加载点。2个X向加载点之间的Y向投影距离Dy应满足Dy≥150mm。2个Y向加载点之间的X向投影距离Dx应满足Dx≥150mm。水平加载点编号表示方法：
D高度-方向-左右
左右位置（见附图5）
按照水平力加载的方向分别表示为X、Y
按照所在高度分别表示为200、400、600
编号举例：D400-X-左 表示400高度X方向左侧加载点。
在水平加载点处绑扎尼龙绳形成绳套，以方便与挂钩连接施加水平荷载。每个绳套由长度为160mm的尼龙绳制作而成，由队员在加载测试前自行安装。尼龙绳只用于在水平荷载加载点形成绳套，方便与水平挂钩连接，尼龙绳不得成为结构构件。
D3: 规避区：如附图6、附图7所示，规定在模型内部有一竖向不连续柱体规避区，其水平截面为100×100mm，规避区的水平投影见附图8。在规避区内不得有构件存在。
E：模型加载及测试要求
E1：状态一——竖向加载：将竖向加载块放置在模型上，保证竖向加载块的两个边长为255mm×255mm的面与底板顶面平行，模型只可与边长为255mm×255mm的两侧面之一接触。竖向荷载加载完毕后，计时5秒，方可进行水平加载。
E2：竖向加载块放置到模型上后，应保证竖向加载块至底板顶面之间的最小距离为600±3mm，以满足C1条要求。
E3：在竖向荷载施加完毕后，开始采用激光位移计测试并记录竖向加载块的X和Y向侧向位移。激光位移计的标靶位于竖向加载块上方（附图1），在位移测试过程中，应始终保证激光发射点至标靶之间无遮挡。
E4：状态二——水平加载1：按照加载点由低到高的顺序进行水平荷载加载。水平荷载以悬挂的方式施加，并经由拉索及转向滑轮通过挂钩与固定在模型上的尼龙绳套连接。200mm高处的四个水平加载点各施加一个1kg的砝码，其余8个水平加载点各施加一个2kg的砝码，
E5：状态三——水平加载2：现场抽签确定X向和Y向，按照加载点由低到高的顺序按照下表所规定的规则逐一移除6个水平加载的砝码，并将移除的砝码转移至对应的移至点位置。
表一 状态三水平荷载移动规则
抽签结果X
抽签结果Y
移除点
移至点
移除点
移至点
D-200-X-左
D-200-X-右
D-200-X-右
D-200-X-左
D-400-X-右
D-400-X-左
D-400-X-左
D-400-X-右
D-600-X-左
D-600-X-右
D-600-X-右
D-600-X-左
D-200-Y-左
D-200-Y-右
D-200-Y-右
D-200-Y-左
D-400-Y-右
D-400-Y-左
D-400-Y-左
D-400-Y-右
D-600-Y-左
D-600-Y-右
D-600-Y-右
D-600-Y-左

E6：状态四——裁减构件：此阶段的总耗时时限为450秒。在状态三的基础上，去除模型上的结构构件，可借助的工具为剪刀和手工刀。在去除构件过程中，只允许参赛队员的手接触正在被裁剪的构件。为避免构件突然破坏伤及队员，三名队员必须佩带现场提供的护目镜。每去除一个构件，应静止5秒钟，如结构未倒塌或位移测试值未超过限值（限值要求见G3条），则刚刚去除的构件为有效去除构件。继续去除工作，直至达到H条要求的加载测试停止标准为止。收集所有有效去除构件。
F：模型违规标准
出现以下四种情况之一，判定违规，取消比赛资格
F1：不满足A1条关于模型材料和模型工具的要求，取消参赛资格。
F2：不满足D1条关于支座与底板的接触范围的要求。
F3：不满足D2条关于水平加载点位置和尼龙绳的相关要求。
F4：不满足D3条关于规避区的规定
F5：不满足E1条关于模型与竖向加载板接触范围的相关规定。
G：加载失效判定标准
出现以下五种情况之一，判定加载失效。
G1：状态一（E1）的失效判定：不满足E2条关于竖向加载块底面至底板顶面距离的相关规定或结构倒塌。
G2：状态二、三（E4，E5）的失效判定：X、Y两个方向测得的水平位移之一超过10mm或结构倒塌。
G3：状态四（E6）的失效判定：在裁减构件过程中，X、Y两个方向测得的水平位移之一超过15mm或结构倒塌；不满足E6条关于在去除构件过程中，只允许参赛队员的手接触正在被裁剪的构件的规定。
G4：不满足E3条关于激光发射点至标靶之间始终无遮挡的规定。
G5：在整个加载过程中出现加载状态的砝码落地现象。
H：加载测试停止标准
出现以下三种情况之一，即可判定加载结束。
H1：满足G条关于加载失败的标准。
H2：不满足E6条关于必须佩带现场提供的护目镜的要求。
H3：整个加载过程（从安装模型开始）超过900秒。
H4：裁减构件过程（从开始裁减构件开始）耗时超过450秒。

五、模型现场安装、加载及测试步骤
模型制作完毕后，由工作人员对模型称重：将制作好的模型（含底板、尼龙绳）称重得到G1（精度0.1g）。
评委对造型分及工艺分打分，进行模型尺寸违规检查。
得到入场指令后，迅速将模型及底板运进场内，安装在加载台上，紧固螺栓，准备进行加载。赛场内安装时间不得超过3分钟。同时由一名队员进行模型陈述（1分钟）及回答评委问题（2分钟）。
以上模型安装过程由各队自行完成，赛会人员负责监督、标定测量仪器和记录。如在此过程中出现模型损坏，则视为丧失比赛资格。
依次进行状态一至状态四加载，每级加载完成后依据G条的失效评判准则评价模型是否失效。
将加载状态四中剪裁下的有效杆件收集到收集袋中。
加载结束后，对底板进行清理并称重（底板的清理工作由参赛队员在赛会人员的监督下进行）得到G2（精度0.1g）。称量所有有效去除构件得到g（精度0.1g）。
六、评分规则
本次比赛总分100分，参赛模型得分高者取胜。
（一）造型分（10分）
（1） 宏观造型（5分）
按构思新颖、外形美观、比例协调三原则打分。分优、良、差三等，分别得5、3、1分。
（2） 微观造型（5分）
构件和节点剪裁合理，制作美观，连接可靠。同样分优、良、差三等，分别得5、3、1分。
本项分数在加载前评毕。
（二）计算书（10分）
参赛者应在比赛前将模型设计的计算书提交给大赛组委会。计算书应包括模型详图、承载力和位移计算结果，模型预计重量，主要材料预算等内容。组委会根据计算书的质量打分，其中，编排清晰易读得2分，图纸齐备得2分，提供预计重量得2分，提供材料预算得2分，提供承载力和位移计算结果得2分。本项分数在加载前评毕。
（三）工艺分（5分）
组委会根据参赛者的计算书中的材料预算，在比赛开始时提供其数量2倍的材料用于模型制作。模型制作期间，材料使用占5分，参赛者在制作过程中向组委会申请追加材料的，每一次提供预算值的0.5倍数量，扣2分，此项5分扣完为止。未提供材料预算的此项不得分。
（五）模型表现分（75分）
（1） 状态一表现15分
计算方法为：

（2） 状态二、三表现20分
计算方法为：

（3） 状态四表现40分
计算方法为：

G=G1-G2
G为被测模型在裁减构件之前的重量
G1为含底板重量
G2为底板重量
G’为被测模型在裁减构件之后的重量
g为有效去除构件重量
其中，状态一至三的最轻模型重Gmin取在前三个加载状态均成功的模型重量（不包含底板重）中的最小值。状态四的最轻模型重G’min取考虑有效去除构件重量之后的最小值（不包含底板重）。
如前一状态加载失败，则后继状态的得分为零。
七、奖励办法
本次竞赛设一等奖一名（组），奖金3000元
二等奖二名（组），奖金1500元
三等奖三名（组），奖金 1000元
鼓励奖若干名（组），奖金500元
八、组织机构
1. 竞赛委员会
主 任： 同济大学 顾祥林教授
成 员： 上海大学 朱杰江教授
上海交通大学 宋晓冰副教授
中国矿业大学 刘志强教授
东南大学 邱洪兴教授
合肥工业大学 叶献国教授
青岛理工大学 王 燕教授
河海大学 吉伯海教授
南京工业大学 董 军教授
秘书处：
同济大学 熊海贝 严长征

2. 组织委员会
主 席：黄 震 上海交通大学副校长
副主席：朱 健 上海交通大学学指委秘书长、学生处处长
江志斌 上海交通大学教务处处长
张卫刚 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院分党委书记
成 员：王伟明 上海交通大学学指委副秘书长、校团委书记
郑益惠 上海交通大学教务处副处长
杨 启 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院副院长
刘士兴 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院分党委副书记
杨建军 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院学工办主任
秘书组：滕念管 许 艳 龚震震 李云峰 段海娟 赵永峰
张大旭 程 斌 邱国志 吴雪萍

3. 技术委员会
主 席：刘西拉
成 员：赵金城 宋晓冰 陈务军 付功义 滕念管 张雷明
龚景海 高圣彬 宋振森 史健勇
4. 评审委员会
召集人：赵金城
主席、副主席：从评审委员中产生，由评审委员会讨论决定
委 员：参赛高校各推荐一名委员

九、备注
竞赛技术负责联络方法：
宋晓冰 电话：[phone]
Email: xbsong@
东华测试公司为本届比赛提供赞助，并可为各高校参赛队提供免费测试服务。

“东华测试杯“第八届华东地区高校结构设计邀请赛组织委员会
上海交通大学船舶海洋与建筑工程
2011年10月

附表
模型材料
模型材料为桐木。规格及参考强度见下表。
木材：规格、强度表：
材料规格
截面尺寸（mm）
抗拉强度(MPa)
弹性模量E（GPa）
W22
2×2
33.1
3.93
W42
4×2
31.7
3.03
W62
6×2
30.7
2.98
W82
8×2
30.0
2.92
W85
8×5
22.3
2.23
W551
55×1
28.4
2.80
W552
55×2
26.4
2.70
粘结剂：502
模型辅助材料：尼龙绳，每组12根，每根长80mm。
模型制作工具：
（a）美工刀，每组3把
（b）砂纸，粗、细各若干
（c）铅笔
（d）聚乙烯薄膜（防止粘手用）
（e）100cm直尺、三角尺、圆规
（f）大头钉、大头针
（g）燕尾夹，每组大、小各5个
（h）护目镜3个

加载装置照片

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