Modélisation d'une tour en bois de balsa pour les étudiants, en utilisant l'application Science Olympiad

Apprenez à modéliser et simuler la conception d'une tour en bois Balsa et à améliorer la conception et la résistance de votre tour avec le Application Olympiade scientifique. Ce didacticiel examine les différents éléments de votre modèle ainsi que les principes réels d'ingénierie structurelle pour optimiser votre conception et obtenir un score plus élevé.!

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Installation de l'application Olympiade des sciences

L'application SkyCiv Science Olympiad est installée au-dessus de l'application SkyCiv Structural 3D pour vous permettre d'évaluer en temps réel votre conception.. Il vous fournira les règles, poids de la structure, capacité de la structure et note globale pour votre conception! Le voici en action:

Steel Silo Structure

L'application est facile à installer, connectez-vous simplement, puis visitez votre Paramètres du logiciel pour activer l'application Olympiade des Sciences. Rouvrez Structural 3D et vous verrez que l'application est maintenant disponible sous Addons.

Ajout d'un modèle de modèle

L'application permet aux utilisateurs d'ajouter une structure de modèle, qui positionnera les exigences nécessaires suivantes en fonction de la 2023 exigences du concours:

  • 4 appuis illimités (dans leurs emplacements et types de support corrects)
  • 2 x Charges surfaciques dans les positions requises (doit être des carrés de 5x5 cm)
  • 4 x Charges ponctuelles dans leur position et ampleurs requises, dans le sens +z – simulation des charges de vent
  • Un identifiant de section transversale de 5x5 cm
  • 3 x Matériaux de qualité Balsa au choix (lourd, moyen et léger)
  • Quelques membres starters connectant votre structure
Steel Silo Structure using Plates

La structure est un exemple de ce que vous pouvez construire, mais nous vous recommandons fortement de concevoir votre propre structure pour obtenir le meilleur score possible!

Comprendre les parties de votre modèle

Votre modèle structurel est composé des éléments suivants, basé sur deux parties:

(1) Géométrie

  • Nœuds: ce sont la partie la plus importante de votre géométrie et définissent le début/la fin de vos membres, l'emplacement du support et plus encore.. Ils sont simplement définis par un x spécifique,Y,coordonnée z
  • Membrures: ce sont des éléments de ligne 2D qui servent à représenter une poutre/colonne ou tout autre élément en bois de balsa. Les membres ont également un ID de section défini, qui indique au logiciel quelle section utiliser
  • Sections: ce sont les sections transversales des membres. Vous pouvez les consulter en les ouvrant dans le générateur de sections.:
optimizing sections
(2) Conditions aux limites + Charges
  • appuis illimités: Ceux-ci retiennent votre modèle et l'empêchent de bouger. Pour les tours, celles-ci sont positionnées à la base de votre modèle – fixé au sol. Ceux-ci peuvent être de différents types, selon la direction dans laquelle la structure est retenue
  • Charges surfaciques: Les charges surfaciques sont une pression qui est automatiquement appliquée aux membres. Ceux-ci peuvent être des charges mortes, charges vives, charges de neige, etc.…
  • Charges ponctuelles: Les charges ponctuelles dans ce modèle visent à simuler les charges de vent. Les charges ponctuelles sont des forces uniques concentrées sur un nœud.

Tester votre structure

Une fois que vous êtes satisfait de votre modèle et que vous souhaitez le tester, Cliquez sur Structure des tests. L'application renverra les résultats suivants:

Design Steel Silo Structure

Voici les principaux résultats et informations à retenir de cette analyse.:

  1. Poids de la structure – combien pèse la structure, mesuré par la quantité de matériau que contient votre conception
  2. Capacité de la structure – combien la structure peut tenir avant qu'elle ne s'effondre
  3. Note de performance = Capacité de la structure / Poids de la structure
  4. Critères d'échec – vous donne un résumé des raisons pour lesquelles la structure a échoué, afin que vous puissiez améliorer votre conception

Optimiser votre conception

Il y a deux façons d'obtenir de meilleurs résultats, nous devons soit (1) réduire le poids, ou (2) augmenter la force. En revoyant les critères d’échec (qui est essentiellement la partie la plus faible de votre modèle), vous pouvez améliorer votre conception en renforçant cette partie de la structure.

Par exemple, remarqué ce membre 19 était en panne en raison d'une contrainte de flexion excessive dans la direction Z. Vous pouvez exécuter un Résoudre pour voir ça dans le visualiseur, mais l'application nous donne ceci comme critères d'échec:

Design Steel Silo Structure

En augmentant la taille de la section, nous pouvons renforcer toute la structure. Avec une section plus forte (augmenter la section de 5x5cm à 8x8cm) le membre a maintenant plus de capacité à supporter ce poids. Donc, notre capacité de structure est passée de 3,8 kg à 4,5 kg et un score global plus élevé:

Design Steel Silo Structure using Plates

Voici d'autres choses que vous pouvez essayer pour augmenter la capacité de votre structure:

  • Ajouter des membres dans des emplacements critiques
  • Augmenter la taille de la section ou la résistance du matériau
  • Modélisez vos membres d’une manière particulière pour tirer le meilleur parti de leur résistance axiale, par exemple, construisez une structure de type ferme
  • Supprimer ou minimiser la présence de membres nuls ou sous-chargés

FAQ

Achetez simplement un compte d'équipe via www.skyciv.com/olympiad

Pour donner aux autres membres de votre équipe l'accès à SkyCiv, partagez simplement votre nom d'utilisateur et votre mot de passe. Ils pourront voir vos modèles et contribuer à votre conception.

Important: Veuillez remplacer votre mot de passe par quelque chose d'autre que votre mot de passe personnel habituel pour protéger vos informations personnelles.. Nous vous recommandons d'utiliser le nom de votre équipe + un numéro unique.

Celles-ci sont basées sur les règles de votre concurrence locale. Veuillez demander aux organisateurs de votre compétition de confirmer le montant des charges de points..

Oui, vous pouvez enregistrer le modèle et le rouvrir ultérieurement. Le modèle est enregistré dans le cloud pour que vous puissiez changer d'appareil, ou demandez à d'autres membres de votre équipe de visualiser/modifier le modèle.

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