学生向けにバルサ材の塔の模型を作る, ScienceOlympiadアプリを使用する

バルサ材のタワー設計をモデリングしてシミュレーションする方法、およびタワーの設計と強度を向上させる方法を学びます。 サイエンスオリンピックアプリ. このチュートリアルでは、モデル内のさまざまな要素と実際の構造工学の原則を検討して、設計を最適化し、より高いスコアを獲得します。!

他の例を見る
このモデルを見る

科学オリンピック アプリのインストール

SkyCiv 科学オリンピック アプリは SkyCiv Structural 3D アプリの上にインストールされ、設計をリアルタイムでグレーディングできます。. ルールを提供してくれる, 構造重量, 構造容量と設計の全体的なスコア! こちらが動作中です:

Steel Silo Structure

アプリのインストールは簡単です, ログインしてアクセスしてください。 ソフトウェア設定 科学オリンピック アプリをオンに切り替える. Structural 3D を再度開くと、アプリが以下で利用可能になっていることがわかります。 アドオン.

テンプレートモデルの追加

このアプリでは、ユーザーがテンプレート構造を追加できます, これは、以下の必要な要件を位置付けます。 2023 競争要件:

  • 4 サポート (正しい位置とサポートの種類に)
  • 2 x 必要な位置の面積荷重 (5x5cmの正方形である必要があります)
  • 4 x 必要な位置と大きさの点荷重, +z方向に – 風荷重のシミュレーション
  • 5x5cm の断面 ID
  • 3 x バルサグレードの素材から選択可能 (重い, 中程度と軽い)
  • 構造を接続するスターター メンバー
Steel Silo Structure using Plates

構造は構築できるものの例です, ただし、可能な限り最高のスコアを得るために独自の構造を設計することを強くお勧めします。!

モデルの各部分を理解する

構造モデルは次の要素で構成されます, 2つの部分に基づいて:

(1) ジオメトリ

  • ノード: これらはジオメトリの最も重要な部分であり、メンバーの開始/終了を定義します。, サポートの場所など。. それらは特定の x によって単純に定義されます。,そして,z 座標
  • 会員: これらは、梁/柱、またはその他のバルサ木材要素を表すために使用される 2D 線要素です。. メンバーには定義されたセクション ID もあります, どの断面を使用するかをソフトウェアに指示します
  • セクション: これらは部材の断面図です. これらをセクションビルダーで開くと確認できます。:
optimizing sections
(2) 境界条件 + 負荷
  • サポート: これらはモデルを拘束し、動かないようにする. タワーの場合、これらはモデルのベースに配置されます – 地面に固定された. これらは異なるタイプである可能性があります, 構造を拘束している方向に応じて
  • 面積荷重: 面荷重は部材に自動的にかかる圧力です。. これらはデッドロードになる可能性があります, 基礎設計で考慮すべき主な要因の1つは、構造物の設計荷重です。, 積雪など…
  • 点荷重: このモデルの点荷重は風荷重をシミュレートするためのものです. 点荷重は節点に集中する単一の力です.

構造をテストする

モデルに満足したらテストしてみます, クリック テスト構造. アプリは次の結果を返します:

Design Steel Silo Structure

この実行から得られる重要な結果と情報は次のとおりです。:

  1. 構造物の重量 – デザインに含まれる材料の量によって測定される構造の重さ
  2. 構造容量 – 構造物が壊れる前にどれだけ耐えられるか
  3. パフォーマンススコア = 構造容量 / 構造物の重量
  4. 失敗基準 – 構造が失敗した理由の概要を示します, デザインを改善できるように

設計の最適化

スコアを向上させる方法は 2 つあります, どちらかにする必要があります (1) 体重を減らす, または (2) 強度を高める. 失敗基準を見直すことで (これは本質的にモデルの最も弱い部分です), 構造のその部分を強化することでデザインを改善できます.

例えば, そのメンバーに気づいた 19 Z 方向の過剰な曲げ応力により破損していました. フルで実行できます 解決する これをビジュアライザーで確認するには, しかし、アプリはこれを 失敗基準:

Design Steel Silo Structure

セクションサイズを大きくすることで, 全体の構造を強化することができます. より強力なセクションで (セクションを5x5cmから8x8cmに増加) メンバーはこの重量に耐えられる容量が増えました. 結果として, 構造の耐荷重が 3.8kg から 4.5kg に増加し、全体的なスコアが向上しました。:

Design Steel Silo Structure using Plates

構造の容量を増やすために試せることがさらにいくつかあります:

  • 重要な場所にメンバーを追加する
  • 断面サイズまたは材料グレードの強度を増やす
  • 軸方向の強度を最大限に活用するために、特別な方法で部材をモデル化します。, たとえば、トラススタイルの構造を構築します。
  • ゼロまたは過少負荷のメンバーを削除または最小限に抑える

よくある質問

からチームアカウントを購入するだけです www.skyciv.com/olympiad

チームの他のメンバーに SkyCiv へのアクセスを許可するには, ユーザー名とパスワードを共有するだけです. 彼らはあなたのモデルを見て、あなたの設計に貢献することができます.

重要: 個人情報を保護するため、パスワードを通常の個人パスワードとは異なるものに変更してください. チーム名を使用することをお勧めします + 固有の番号.

これらは、地域の競争ルールに基づいています. ポイントの負荷がどれくらいであるかを競技主催者に確認してください。.

はい, モデルを保存して、後で再度開くことができます. モデルはクラウドに保存されるため、デバイスを変更できます, またはチームの他のメンバーにモデルを表示/編集してもらいます.

関連するチュートリアル