Modelando uma Torre de Madeira Balsa para Estudantes, usando o aplicativo da Olimpíada de Ciências

Aprenda como modelar e simular o projeto de uma torre de madeira Balsa e como melhorar o projeto e a resistência da sua torre com o App Science Olympiad. Este tutorial analisa os vários elementos do seu modelo, bem como os princípios de engenharia estrutural da vida real para otimizar seu projeto e obter pontuações mais altas!

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Instalando o aplicativo da Olimpíada de Ciências

O aplicativo SkyCiv Science Olympiad é instalado na parte superior do aplicativo SkyCiv Structural 3D para fornecer classificação em tempo real do seu projeto. Ele fornecerá a você as regras, peso da estrutura, capacidade da estrutura e uma pontuação geral para o seu projeto! Aqui está em ação:

Steel Silo Structure

O aplicativo é fácil de instalar, basta fazer login e visitar seu Configurações do software para ativar o aplicativo Science Olympiad. Abra novamente o Structural 3D e você verá que o aplicativo já está disponível em Addons.

Adicionando um modelo de modelo

O aplicativo permite que os usuários adicionem uma estrutura de modelo, que posicionará os seguintes requisitos necessários com base no 2023 requisitos de competição:

  • 4 múltiplos apoios (em seus locais corretos e tipos de suporte)
  • 2 x Cargas de área nas posições exigidas (devem ser quadrados de 5x5cm)
  • 4 x Cargas pontuais em suas posições e magnitudes exigidas, na direção +z – simulando cargas de vento
  • Um ID de seção transversal de 5x5cm
  • 3 x Materiais de grau Balsa para escolher (pesado, médio e leve)
  • Alguns membros iniciais conectando sua estrutura
Steel Silo Structure using Plates

A estrutura é um exemplo do que você pode construir, mas é altamente recomendável que você crie sua própria estrutura para obter a melhor pontuação possível!

Compreendendo as partes do seu modelo

Seu modelo estrutural é composto pelos seguintes elementos, baseado em duas partes:

(1) Geometria

  • Nós: estas são a parte mais importante da sua geometria e definem o início/fim dos seus membros, a localização do suporte e muito mais.. Eles são simplesmente definidos por um x específico,Y,coordenada z
  • Membros: estes são elementos de linha 2D que são usados ​​para representar uma viga/coluna ou qualquer outro elemento de madeira balsa. Os membros também têm um ID de seção definido, que informa ao software qual seção transversal usar
  • Seções: estas são as seções transversais dos membros. Você pode revisá-los abrindo-os no Section Builder:
optimizing sections
(2) Condições Limites + Cargas
  • múltiplos apoios: Eles restringem seu modelo e evitam que ele se mova. Para torres, elas são posicionadas na base do seu modelo – fixado ao chão. Podem ser tipos diferentes, dependendo da direção em que está restringindo a estrutura
  • Cargas de área: As cargas de área são uma pressão que é aplicada automaticamente aos membros. Estas podem ser cargas mortas, cargas vivas, cargas de neve etc.…
  • Point Loads: As cargas pontuais neste modelo são para simular cargas de vento. Cargas pontuais são forças únicas concentradas em um nó.

Testando sua estrutura

Quando estiver satisfeito com seu modelo e quiser testá-lo, clique Estrutura de teste. O aplicativo retornará os seguintes resultados:

Design Steel Silo Structure

A seguir estão os principais resultados e informações a serem obtidos nesta execução:

  1. Peso da Estrutura – quanto pesa a estrutura conforme medido pela quantidade de material que seu projeto possui
  2. Capacidade da Estrutura – quanto a estrutura pode suportar antes de falhar
  3. Pontuação de desempenho = Capacidade da Estrutura / Peso da Estrutura
  4. Critérios de falha – fornece um resumo do motivo pelo qual a estrutura falhou, para que você possa melhorar seu design

Otimizando seu Design

Existem duas maneiras de pontuarmos melhor, precisamos também (1) reduzir o peso, ou (2) aumentar a força. Ao revisar os critérios de falha (que é essencialmente a parte mais fraca do seu modelo), você pode melhorar seu projeto fortalecendo essa parte da estrutura.

Por exemplo, notei aquele membro 19 estava falhando devido à tensão de flexão excessiva na direção Z. Você pode executar um completo Resolver para ver isso no visualizador, mas o aplicativo nos dá isso como o critérios de falha:

Design Steel Silo Structure

Aumentando o tamanho da seção, podemos fortalecer toda a estrutura. Com uma seção mais forte (aumentando a seção de 5x5cm para 8x8cm) o membro agora tem mais capacidade para suportar esse peso. Como um resultado, nossa capacidade de estrutura aumentou de 3,8kg para 4,5kg e uma pontuação geral mais alta:

Design Steel Silo Structure using Plates

Aqui estão mais algumas coisas que você pode tentar para aumentar a capacidade da sua estrutura:

  • Adicione membros em locais críticos
  • Aumente o tamanho da seção ou a resistência do material
  • Modele seus membros de uma maneira particular para aproveitar ao máximo sua força axial, por exemplo, construir uma estrutura em estilo de treliça
  • Remover ou minimizar a presença de membros com zero ou carga insuficiente

Perguntas Frequentes

Basta comprar uma conta de equipe via www.skyciv.com/olympiad

Para conceder a outros membros da sua equipe acesso ao SkyCiv, basta compartilhar seu nome de usuário e senha. Eles poderão ver seus modelos e contribuir com seu design.

Importante: Por favor, altere sua senha para algo diferente de sua senha pessoal habitual para proteger suas informações pessoais. Recomendamos usar o nome da sua equipe + um número único.

Eles são baseados nas regras de competição locais. Por favor, peça aos organizadores da competição para confirmar quanto devem ser as cargas de pontos.

Sim, você pode salvar o modelo e reabri-lo mais tarde. O modelo salva na nuvem para que você possa trocar de dispositivo, ou peça a outros membros da sua equipe que visualizem/editem o modelo.

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