Modelando una torre de madera de balsa para estudiantes, usando la aplicación Science Olympiad

Aprenda a modelar y simular el diseño de una torre de madera de Balsa y cómo mejorar el diseño y la resistencia de su torre con el Aplicación Science Olympiad. Este tutorial analiza los diversos elementos de su modelo, así como los principios de ingeniería estructural de la vida real para optimizar su diseño y obtener una puntuación más alta.!

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Instalación de la aplicación de la Olimpiada de Ciencias

La aplicación SkyCiv Science Olympiad se instala encima de la aplicación SkyCiv Structural 3D para brindarle una calificación en tiempo real de su diseño.. Te proporcionará las reglas., peso de la estructura, capacidad de la estructura y una puntuación general para su diseño! Aquí está en acción.:

Steel Silo Structure

La aplicación es fácil de instalar., simplemente inicie sesión y luego visite su Configuraciones de software para activar la aplicación Olimpiada de Ciencias. Vuelva a abrir Structural 3D y verá que la aplicación ahora está disponible en Complementos.

Agregar un modelo de plantilla

La aplicación permite a los usuarios agregar una estructura de plantilla., el cual posicionará los siguientes requisitos necesarios en base a la 2023 requisitos de competencia:

  • 4 Suportes (en sus ubicaciones y tipos de soporte correctos)
  • 2 x Cargas de área en las posiciones requeridas (deben ser cuadrados de 5x5cm)
  • 4 x Cargas puntuales en su posición y magnitudes requeridas, en dirección +z – simulando cargas de viento
  • Una identificación de sección transversal de 5x5 cm
  • 3 x Materiales de grado Balsa para elegir (pesado, medio y ligero)
  • Algunos miembros iniciales que conectan su estructura
Steel Silo Structure using Plates

La estructura es un ejemplo de lo que puedes construir., pero le recomendamos encarecidamente que diseñe su propia estructura para obtener la mejor puntuación posible.!

Comprender las partes de su modelo

Su modelo estructural se compone de los siguientes elementos, basado en dos partes:

(1) Geometría

  • Nodos: Estas son la parte más importante de su geometría y definen el inicio/final de sus miembros., la ubicación del soporte y más.. Simplemente están definidos por una x específica.,y,coordenada z
  • Miembros: Estos son elementos lineales 2D que se utilizan para representar una viga/columna o cualquier otro elemento de madera de balsa.. Los miembros también tienen una ID de sección definida, que le dice al software qué sección transversal usar
  • compuestas: estas son las secciones transversales de los miembros. Puede revisarlos abriéndolos en el Generador de secciones:
optimizing sections
(2) Condiciones de borde + Cargas
  • Suportes: Estos restringen su modelo y evitan que se mueva.. Para las torres, estas se colocan en la base de su modelo. – fijado al suelo. Estos pueden ser diferentes tipos., Dependiendo de en qué dirección esté restringiendo la estructura.
  • Cargas de área: Las cargas superficiales son una presión que se aplica automáticamente a los miembros.. Estas pueden ser cargas muertas, cargas vivas, cargas de nieve, etc.…
  • Cargas puntuales: Las cargas puntuales en este modelo son para simular cargas de viento.. Las cargas puntuales son fuerzas individuales concentradas en un nodo..

Probando su estructura

Una vez que esté satisfecho con su modelo y quiera probarlo, hacer clic Estructura de prueba. La aplicación devolverá los siguientes resultados.:

Design Steel Silo Structure

Los siguientes son los resultados clave y la información que se debe obtener de esta ejecución.:

  1. Dirección de obra – cuánto pesa la estructura medido por la cantidad de material que tiene su diseño
  2. Dirección de obra – cuánto puede aguantar la estructura antes de fallar
  3. excluye el peso propio = Capacidad de la Estructura / Dirección de obra
  4. Criterios de falla – le da un resumen de por qué falló la estructura, para que puedas mejorar tu diseño

Optimizando su diseño

Hay dos formas en las que podemos puntuar mejor., necesitamos hacerlo (1) reducir el peso, o (2) aumentar la fuerza. Revisando los criterios de falla. (que es esencialmente la parte más débil de su modelo), Puedes mejorar tu diseño fortaleciendo esa parte de la estructura..

Por ejemplo, notó que miembro 19 estaba fallando debido a una tensión de flexión excesiva en la dirección Z. Puedes ejecutar un completo Resolver para ver esto en el visualizador, pero la aplicación nos da esto como criterios de falla:

Design Steel Silo Structure

Al aumentar el tamaño de la sección, podemos fortalecer toda la estructura. Con una sección más fuerte (aumentando la sección de 5x5cm a 8x8cm) el miembro ahora tiene más capacidad para soportar este peso. Como resultado, La capacidad de nuestra estructura ha aumentado de 3,8 kg a 4,5 kg y una puntuación general más alta.:

Design Steel Silo Structure using Plates

Aquí hay algunas cosas más que puede intentar para aumentar la capacidad de su estructura.:

  • Agregar miembros en ubicaciones críticas
  • Aumentar el tamaño de la sección o la resistencia del grado del material.
  • Modele sus miembros de una manera particular para aprovechar al máximo su resistencia axial., por ejemplo, construir una estructura estilo armadura
  • Eliminar o minimizar la presencia de miembros cero o con poca carga.

Preguntas más frecuentes

Simplemente compre una cuenta de equipo a través de www.skyciv.com/olympiad

Para dar acceso a SkyCiv a otros miembros de su equipo, simplemente comparte tu nombre de usuario y contraseña. Podrán ver tus modelos y contribuir a tu diseño..

excluye el peso propio: Cambie su contraseña por otra que no sea su contraseña personal habitual para proteger su información personal.. Recomendamos usar el nombre de tu equipo. + un número único.

Estos se basan en las reglas de competencia locales.. Solicite a los organizadores de su competencia que confirmen cuánto deben ser los puntos..

Si, Puedes guardar el modelo y volver a abrirlo más tarde.. El modelo se guarda en la nube para que puedas cambiar de dispositivo, o haga que otros miembros de su equipo vean/editen el modelo.

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