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目录
设计任务书
1设计说明书................................................
错误!未定义书签。
.........说明...........................................................
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附录一结构力学求解器输入源代码.............................................
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附录二
结构内力输出值.....................................................
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附录三
结构变形输出值.....................................................
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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，柱
高800的纸质悬臂结构。
（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1
230克白卡纸弹性模量
名称种类
层数
弹性模量(MPa)
1
克白卡纸
2
表2230克白卡纸极限应力
名称类型
层厚
拉应力
压应力
注
(mm)
(N/mm2)
备
(N/mm2)
230克白卡纸
受压计算时需考虑长细
比对稳定的影响
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（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20kg。
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
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整体变形和失稳，在节点、加荷位置、应力集中位置都要具有较高的刚度，防止杆件局部受压造成塌陷。
此结构需要拥有足够大的强度、刚度及稳定性，应用刚性构件抗弯刚度高和柔性构件抗拉强度高的优点，兼顾外形美观，结构才质均匀，做到结构自重相对较轻，安装容易。
3）结构立面形式的选择
悬臂结构，结合塔吊的受力原理，我们选择塔吊的结构形式，将起重臂拉绳及平衡臂拉
绳传来的上部荷载，通过塔架结构传递给塔身结构。这样有效的将悬臂端的荷载产生的弯
矩尽量的转化为纸带的拉力和杆件的压力。
图1塔式起重机
利用斜拉平衡力的道理,将悬臂两端的力通过抗拉性能良好的白卡纸传到主塔架上,
达到两端平衡和大跨度的目的，利用此原理我们就可以完美解决悬臂部分的刚度、强度及
稳定性问题。
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图2斜拉桥
通过对塔式起重机和斜拉桥的对比和结合，我们进行了如下的结构形式比选：
表3
悬臂部分结构形式比选
悬臂部分
优点
缺点
塔式起重机的桁架形式
结构形式复杂，构件较多，节
结构刚度大，抗弯性能
点实际连接与计算假定存在差
好。
异。
斜拉桥的箱型梁形式
结构刚度大，抗弯性能
结构形式较简单
较好。
表4支架部分结构形式比选
支架部分优点缺点
受力合理，稳定性好。构件多样，结构复杂。
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倾斜框架体系
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造型规则，构件统一。