王永宝 张留鹏 王健 张晓雷 苗晨曦

摘要：

为探讨大学生结构设计竞赛常用竹条或竹皮制作的不同类型空心杆的基本力学性能，为参赛者模型制作选择合适的截面尺寸，用0.2 mm、0.35 mm、0.5 mm竹皮和2 mm×2 mm和3 mm×3 mm竹条制作了123个长度为100 mm的不同边长的正方形空心杆试件，应用电子压力试验机测试了其极限承载力，并分析了其破坏形式、荷质比及试验与理论计算值的对比情况。试验结果表明：单层竹皮构件以棱角开裂为主，双层竹皮构件以受弯破坏为主，竹皮+竹条组合构件可避免上述两种破坏形式;单层竹皮构件以0.5 mm，边长为10 mm的构件具有较高极限承载力，因手工制作原因导致极限承载力降低可达50%;0.5 mm双层竹皮构件的荷质比较大，可達400 N/g;单层竹皮+竹条组合构件的极限承载力在1000 N左右，荷质比在300～450 N/g之间，与双层竹皮相差不大，因手工制作导致的承载力降低较小，适合受力较大的杆件。

关键词：结构设计;力学;空心杆;竹皮;试验

中图分类号：G642.423   文献标志码：A   文章编号：1005-2909（2021）04-0148-10

大学生结构设计竞赛是由教育部确定的全国九大学科竞赛资助项目之一，对提高学生的创新思维和实践能力具有重要促进作用[1，2]。近年来，结构设计竞赛赛题日趋完善，逐渐形成了以竹条、竹皮和502胶水为主要材料的结构模型制作模式[3]。通过对多年比赛总结发现，以竹皮制作的空心杆逐渐成为结构常用的基本组成杆件[4]，但不同竹条和竹皮材料组合形式多样[5]，如何选择合适的截面尺寸，保证结构承受最大荷载的同时，具有质量最轻的空心杆是当前大学生参加结构竞赛时面临的难题。……