Modellierung eines Turms aus Balsaholz für Studenten, mit der Science Olympiad App

Erfahren Sie, wie Sie ein Turmdesign aus Balsaholz modellieren und simulieren und wie Sie das Design und die Festigkeit Ihres Turms damit verbessern können Wissenschaftsolympiade App. In diesem Tutorial werden die verschiedenen Elemente Ihres Modells sowie reale bautechnische Prinzipien erläutert, um Ihren Entwurf zu optimieren und eine höhere Punktzahl zu erzielen!

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Installieren der Science Olympiad-App

Die SkyCiv Science Olympiad App wird zusätzlich zur SkyCiv Structural 3D App installiert, um Ihnen die Bewertung Ihres Entwurfs in Echtzeit zu ermöglichen. Es wird Ihnen die Regeln mitteilen, Strukturgewicht, Strukturkapazität und eine Gesamtpunktzahl für Ihr Design! Hier ist es in Aktion:

Steel Silo Structure

Die App ist einfach zu installieren, Melden Sie sich einfach an und besuchen Sie dann Ihr Softwareeinstellungen um die Wissenschaftsolympiade-App einzuschalten. Öffnen Sie Structural 3D erneut und Sie werden sehen, dass die App jetzt unter verfügbar ist Addons.

Hinzufügen eines Vorlagenmodells

Mit der App können Benutzer eine Vorlagenstruktur hinzufügen, Dadurch werden die folgenden notwendigen Anforderungen basierend auf dem positioniert 2023 Wettbewerbsanforderungen:

  • 4 Unterstützt (an den richtigen Standorten und Unterstützungstypen)
  • 2 x Flächenlasten in den erforderlichen Positionen (Es müssen Quadrate von 5 x 5 cm sein)
  • 4 x Punktlasten in der erforderlichen Position und Größe, in +z-Richtung – Simulation von Windlasten
  • Ein 5 x 5 cm großer Querschnitts-ID
  • 3 x Materialien in Balsaqualität zur Auswahl (schwer, mittel und leicht)
  • Einige Startermitglieder, die Ihre Struktur verbinden
Steel Silo Structure using Plates

Die Struktur ist ein Beispiel dafür, was Sie bauen können, Wir empfehlen Ihnen jedoch dringend, Ihre eigene Struktur zu entwerfen, um die bestmögliche Punktzahl zu erzielen!

Die Teile Ihres Modells verstehen

Ihr Strukturmodell besteht aus den folgenden Elementen, basiert auf zwei Teilen:

(1) Geometrie

  • Knoten: Diese sind der wichtigste Teil Ihrer Geometrie und definieren den Anfang/das Ende Ihrer Mitglieder, der Standort der Unterstützung und mehr.. Sie werden einfach durch ein bestimmtes x definiert,und,z-Koordinate
  • Mitglieder: Hierbei handelt es sich um 2D-Linienelemente, die zur Darstellung eines Balkens/einer Stütze oder eines anderen Balsaholzelements verwendet werden. Mitglieder haben auch eine definierte Abschnitts-ID, Dadurch wird der Software mitgeteilt, welcher Querschnitt verwendet werden soll
  • Abschnitte: das sind die Stabquerschnitte. Sie können diese überprüfen, indem Sie sie im Section Builder öffnen:
optimizing sections
(2) Randbedingungen + Ladungen
  • Unterstützt: Diese halten Ihr Modell fest und verhindern, dass es sich bewegt. Bei Türmen werden diese an der Basis Ihres Modells positioniert – am Boden befestigt. Dabei kann es sich um unterschiedliche Typen handeln, abhängig davon, in welche Richtung es die Struktur zurückhält
  • Flächenlasten: Flächenlasten sind ein Druck, der automatisch auf die Mitglieder ausgeübt wird. Dabei kann es sich um Totlasten handeln, lebende Lasten, Schneelasten usw…
  • Punktlasten: Die Punktlasten in diesem Modell sollen Windlasten simulieren. Punktlasten sind Einzelkräfte, die auf einen Knoten konzentriert sind.

Testen Sie Ihre Struktur

Sobald Sie mit Ihrem Modell zufrieden sind und es testen möchten, klicken Teststruktur. Die App gibt die folgenden Ergebnisse zurück:

Design Steel Silo Structure

Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Ergebnisse und Informationen, die Sie aus diesem Lauf mitnehmen können:

  1. Strukturgewicht – wie viel die Struktur wiegt, gemessen an der Materialmenge, aus der Ihr Entwurf besteht
  2. Strukturkapazität – wie viel die Struktur aushalten kann, bevor sie versagt
  3. Leistungspunktzahl = Strukturkapazität / Strukturgewicht
  4. Fehlerkriterien – gibt Ihnen eine Zusammenfassung darüber, warum die Struktur fehlgeschlagen ist, damit Sie Ihr Design verbessern können

Optimierung Ihres Designs

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie wir besser punkten können, wir müssen entweder (1) das Gewicht reduzieren, oder (2) die Kraft erhöhen. Durch Überprüfung der Fehlerkriterien (Dies ist im Wesentlichen der schwächste Teil Ihres Modells), Sie können Ihr Design verbessern, indem Sie diesen Teil der Struktur verstärken.

Zum Beispiel, bemerkte dieses Mitglied 19 versagte aufgrund übermäßiger Biegespannung in Z-Richtung. Sie können einen vollständigen Lauf ausführen Lösen um dies im Visualizer zu sehen, aber die App gibt uns dies als Ausfallkriterien:

Design Steel Silo Structure

Durch Erhöhen der Abschnittsgröße, Wir können die gesamte Struktur stärken. Mit stärkerem Abschnitt (Vergrößerung des Abschnitts von 5 x 5 cm auf 8 x 8 cm) Das Mitglied hat nun mehr Kapazität, dieses Gewicht zu halten. Als Ergebnis, Unsere Strukturkapazität ist von 3,8 kg auf 4,5 kg gestiegen und hat insgesamt eine höhere Punktzahl erzielt:

Design Steel Silo Structure using Plates

Hier sind einige weitere Dinge, die Sie ausprobieren können, um Ihre Strukturkapazität zu erhöhen:

  • Fügen Sie Mitglieder an kritischen Orten hinzu
  • Erhöhen Sie die Abschnittsgröße oder die Materialstärke
  • Modellieren Sie Ihre Mitglieder auf eine bestimmte Art und Weise, um ihre axiale Stärke optimal zu nutzen, Bauen Sie beispielsweise eine Struktur im Fachwerkstil
  • Entfernen oder minimieren Sie das Vorhandensein von null oder unterbelasteten Elementen

FAQ

Erwerben Sie einfach ein Teamkonto über www.skyciv.com/olympiad

Um anderen Mitgliedern Ihres Teams Zugriff auf SkyCiv zu gewähren, Teilen Sie einfach Ihren Benutzernamen und Ihr Passwort mit. Sie können Ihre Modelle sehen und zu Ihrem Design beitragen.

Wichtig: Bitte ändern Sie Ihr Passwort in ein anderes als Ihr übliches persönliches Passwort, um Ihre persönlichen Daten zu schützen. Wir empfehlen die Verwendung Ihres Teamnamens + eine eindeutige Nummer.

Diese richten sich nach Ihren örtlichen Wettbewerbsregeln. Bitte fragen Sie Ihren Wettbewerbsveranstalter nach der Höhe der Punktlasten.

Ja, Sie können das Modell speichern und zu einem späteren Zeitpunkt erneut öffnen. Das Modell wird in der Cloud gespeichert, sodass Sie das Gerät wechseln können, oder lassen Sie andere Mitglieder Ihres Teams das Modell anzeigen/bearbeiten.

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