怎麼設計出承重好的紙橋?
橋墩40cm左右,橋身不能接觸地面,加重都在橋身中間。材料有20張A4紙 6雙一次性筷子 可以使用固體膠 剪刀等工具
不請自來。三個月前學校也組織過一次紙橋大賽,我寫過一次作業,現在截取其中一部分,希望對你有所幫助。
一、橋墩的結構
觀察分析可知,承重能力較強的紙橋都有一個牢固的橋墩,一般由多個空心小圓柱豎直放置,此類橋墩具有較強的穩定性和抗壓性。
還有,承重較好的紙橋都是先將橋墩建好,再將橋面「放上」,而不是先做好橋面,再將橋墩粘上,我分析原因有二:一,可以更好的把握橋墩間的距離和橋面的用料量;二,避免橋面和橋墩之間不穩固。
二、橋面的結構
大多數紙橋都選擇實心小圓柱作為橋面,這樣的橋面更具抗壓性。上圖所示橋面將三個小圓柱組合起來,實驗中卻比將三個小圓柱橫向並排排列承重能力多出20kg左右,可見,橋面的抗壓能力主要在於厚度,而限制厚度的原因為原材料的數量。
觀察可得大多數紙橋受壓最易變形處為靠近橋墩處,我們假象是否可以只增加某些易形變處的厚度。如上圖所示,間架結構的橋面,通過實驗可知其有較強的承重能力,我們可以像其一樣在易變形處增加一根橫樑來增加厚度,從而增加整個橋面的抗壓能力。
三、橋的結構
由於材料的限制,大多數橋為梁橋,上圖為承重最重的一個紙橋,觀察橋墩和橋面間的四根側梁,既是增加了易斷處的厚度,又有拱橋的結構,因而具有更大的抗壓性。
四、材料的處理
橋墩更重縱向抗壓,因而用多個空心小圓柱豎直排列;橋面更重橫向抗壓,因而小圓柱為實心的。間架橋面雖有抗壓性,卻難以找到合適的橋墩,可見在選材和對材料的處理時要注重實用的。
此外,做工的精細也對材料的承重能力大有影響。如上圖,同樣材料的兩根小圓柱,做工較好的那根經實驗測的比另一根抗壓性好了近一倍。
這個答案似乎不太符合你的問題,因為你題中說明可以使用一次性筷子,不過我還是希望對你有所幫助。
答主大一新生,前段時間剛參加過學校內部的紙橋比賽,美觀、承重第一。(在此分享,希望能共同學習,歡迎大神指教!)
①招募組員;
關於隊員選擇:「道不同不相為謀,玩的好的不一定是最好的隊友。」(另外在做紙橋的過程中: 1、要充分利用組員的特長進行合理分工,使每一個成員都找到存在感,這也是團結到底的關鍵;2、當組內產生予盾時,要及時化解,防止成員流失;3、做的過程中可能遇到很多問題,但方法總比困難多,切勿半途而廢)②大致構思(發散思維);
關於用蜂窩管作為基本單元,我在此要感謝@tony 給我的靈感,後來查閱相關資料後發現蜂窩結構具有很多優點,這才確定下蜂窩結構。橋的整體結構採用單孔圓拱,後面作具體介紹。(關於做紙橋,其實構思是雛形,這一步一定要大膽想像,也許會有好幾個方向, 但後期用批判性思維進行淘汰時,剩下的便是最好的。)③繪製圖紙;
要想做出優秀的紙橋,起初必須做出精確的圖紙作為指引。關於圖紙,完全可以用CAD繪製,有能力的話可以用有限元進行受力分析!(關於卷蜂窩管所用紙條寬度,是由已知橋高橋長後做圓弧量出的)④製作蜂窩管; 工具:刮出明顯稜角的鉛筆(六角形扳手)、電吹風、白膠……製作過程:將紙條繞在鉛筆上,繞第一圈時一定要用手壓出稜角,每卷一層上一次膠,上膠一定要均勻且適量,卷完後用光滑的筆滾出清晰的稜角,且能擠出多餘的膠!做完一定量的蜂窩管後及時用熱風烘乾。(敘述比較簡單,真正怎麼做合適,自己動手做幾個就知道了。)
製作過程很看重動手能力,一定要細心、耐心,才能出精品!關於紙條長度(我用的是297/2mm)即管厚以及管徑我並未做具體測定,我也只是做了幾個實驗。⑤蜂窩管組合;
用熱風乾燥的同時,一定要施加一定壓力,確保各個蜂窩管之間粘連緊密,同時還能減輕橋重!⑥橋面加固;
我採用的是瓦楞板(手工A4)加固,上下各兩層。至於手工瓦楞板怎麼做,我就不多說了,工具非常常見,畢竟有些東西只有自己研究出來了才有那種喜悅。統一回答下
當初發這個帖子純粹是一時得意
那時還是個知乎貧民,也沒什麼人理我。後來@岳意賀 關注了我以後,一下冒出很多人關注和評論(多謝了,有高級知乎er關注果然能有效提高騙贊騙關注的效率)了解了下,貌似很多大學剛好也有類似紙橋的比賽
恕我直言。作為一個工作快10年,經常下工廠的工程師,我並不想欺負在校學生。所以,有問題直接評論,讓大家都能看到,不要用私信
是的,就是欺負。我雖然不懂結構設計和強度校核,但紙橋這種小把戲上,我的工程經驗足夠碾壓你們。ps,僅以高考成績對比,我自認為也超過你們大部分
另外,我本人很不喜歡現在國內學生的鑽研精神。如果你想做好,想贏,就好好去琢磨。不要想著給我發個私信關注下就能拿到秘籍,我並不在乎這幾個關注
為了確定我手藝所能達到的水平下,最佳蜂窩管形狀,壁厚,和高度;在不同部位用哪種膠最好,我設計了很複雜的試驗矩陣,並一一執行。你們靠問就可以?
我看到提問者大部分是土木工程專業。那麼我們有一些共同點。我是搞航空的。我們的領域裡如果出了差錯就可能一次性造成大量傷亡
所以,我希望你們要麼不做,要麼一定要認真研究,不止要搞好理論,還要掌握手中材料的性能特性(落實到紙橋,每個部件都試驗一下是最簡單可靠的方法)
有個老工程師在我入職不久和我說過:
我們的每一個疏忽,都可能在將來讓自己為幾百條人命懺悔終生
小題大做,諸君共勉
以下是原答案
說實話前面幾個回答的方案在我看來都很弱。
我搞材料的,直接靠複合蜂窩結構硬抗,40多克,承載超過100kg。我搞強度的同事設計了一個傳載方案,做工粗製濫造40多克也承載超過80kg剛比賽完。
只用A4紙,得力固體膠和液體膠。跨距120mm,橋面放一個60*60mm木塊做載入面。我做的方案42.7克,承載100.7kg(最後下面的桶放滿了,啞鈴片直接放木塊上,最後放歪把橋面砸壞了)
我同事的方案29.9克,承載75.9kg這個……我很汗顏的表示沒玩過不知道啊……提點大方向的建議吧,大的橋型就幾種:梁橋,拱橋,纜索支撐橋。如果不讓用繩子就排除纜索支撐類了,那麼只能搞拱橋和梁橋,總的來說拱橋比梁橋剛度大。由於紙又薄抗壓穩定性比較差,最好就捲成棍狀組合成桁架。所以我覺得做桁架拱橋比較好,不知道有沒有可行性,純粹瞎掰哈。
不邀自來。曾經在學校參加過類似比賽,當時是用報紙(跟A0沒法比呀)和普通辦公膠水(非502)做一個橋。承重/橋的質量算得分。記得當時是兩百多克承受了38.5KG靜載。談一下經驗。橋墩可以用紙捲成直徑小於1CM的圓筒(空心)然後多個圓筒黏在一起,也可以找其他方式粘結。橋面建議拱(注意圓筒的製作工藝)加斜拉的組合。尺寸和方式具體試驗。不要想著做的跟真正的橋樑一樣,材料不同,工藝不同,即使做成了也只是外表像而已,承載能力和受力方式和真實的幾乎完全不同。『要想著如何發揮比賽材料的性能!』
此條回答作為經驗教訓吧
非專業,僅供參考(雖然我是路橋專業,但我大一啊啊啊)成品如圖,承重13kg,名次很垃圾啦
起初參考了很多
然後覺得蜂窩橋看起來好牛掰呀想著承重好的話粗製濫造應該也不會太遜色於是開始痛苦的捲紙筒 因為我們的長度要求至少40cm但是學校附近買不到更大的六角扳手了捲紙筒真的是技術活,就像大神說的。熟能生巧。想的是6cm的裁成3cm的。粘的過程很重要,我們最後急了。中間超級大的縫。斷的位置就是那裡。白乳膠很重要,最好是稠一點的,紙筒會變得很硬。買白乳膠的時候買到了很稀的一種,黑心店家自己和的吧,根本粘不住。烘乾很重要。我們是放在暖氣上烘乾的。上色,畢竟我們美觀分挺多的。在網上搜了好多「卡通的橋」(沒錯,真的是卡通的橋)還遇到了別的學院會畫畫的姑娘給我指導,太感激了。所以在一堆白色里,自帶光線漸變色的復古鐵鏽紅會讓人眼前一亮,吸引了迷弟迷妹,哈哈。還有嘴巴要能BB,提高評委的印象分。失敗的原因:不懂專業知識。蜂窩結構可以用於製作橋墩。用於橋面太屈才了。
還有橫向力,縱向力啥的,根本不懂。經驗:
1.如果分初賽預賽啥的,一定要悠著點。別參賽前自己玩壞了。初賽稍微保守一點,小心內傷。2.橋面和橋墩要加固,做支撐梁。(如果跨度有要求的話)求不噴,其實什麼都不懂啊啊啊。我想做一個紙橋
唉,你這個當然好了,我孩子的學校假期作業也是這個,但要求只能用一根2米長的線、一張報紙和一張A4紙加膠水和訂書釘,做了好久都沒做好,我正為這事發愁呢。
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