为进一步推进习近平总书记关于创新驱动发展的重要论述走深走实，不断激发职工创新创效热情，激励职工大力弘扬劳模精神、劳动精神和工匠精神立足本职岗位积极投身公司高质量发展实践，公司于九月成功举办了第一届结构设计制作竞赛。各参赛队凭借扎实深厚的专业知识功底，从理论层面精心构思设计方案，团队协作搭建实物模型各具特色，均取得了优异的成绩。

近期，公司将集中推出第一届结构设计制作竞赛优秀成果展播系列，一起来领略参赛队的风采吧~ 

本期展播

——结构的韧性与优雅：探索无尽的设计可能

一、审题与思考

此次结构设计竞赛模型为木质悬挑结构。要求模型悬挑50cm以上，并在悬挑端设置一个加载环用以施加荷载（挑出长度以结构与木板的连接点（多点时为连接点连线）至加载点水平投影最短距离确定）。在满足强度、刚度、稳定性要求的情况下，尽量保证结构材料消耗较轻，因此选用悬挑桁架结构。同时具有较好的视觉效果。我们设计的结构模型效果如图1、2所示。

我们可以看到初步构思的力学模型为传统桁架结构，在此基础上形成一榀空间桁架结构（见结构模型1）。该模型可将整体梁系杆件的受弯形式，转变为杆件的拉压模式，进而解决木杆整体受弯弱的性质。其中该结构传力简单明确，受力均匀，可以合理利用杆件的拉、压特性，承载能力较大；但模型杆件较多，节点绑扎困难，自重大。而结构模型2采用角锥单元与绳索单元结合的结构形式，所用受压杆件为统一标准长度的木杆，受拉杆件采用绳索代替，杆件简洁，经济合理，具有美观性。

杆件处理           拉杆棉绳

插销定位                 粗绳绑扎

二、方案对比

在建模计算阶段，我们利用了3D3S软件，对整体模型的刚度、强度、稳定性进行了评估与分析。经过不断加载计算，当加载至20kg时，强度、稳定性虽有富裕，但结构变形量为3.984mm小于规范限值500/120=4.17mm，接近限值，故本结构的主控因素为结构的刚度，即最大载荷量为20kg，此时的强度、稳定性仍有富余。

结构模型1                                              结构模型2

经过多次对比计算，多个模型预制及讨论分析，得出结构模型2整体结构承载能力与构件材料的重量比值较大，符合结构设计逻辑，最终选择结构模型2。

三、制作中的思考

桁架计算模型与实际之间存在一定的差距，主要体现在以下几个方面：

（1）节点连接方式：计算模型中，桁架的节点常被简化为铰接，但在实际制作中，节点的连接采用插销+502胶水+绳索绑扎等，这会影响桁架的整体刚度和受力性能。

（2）材料性能：计算模型中的材料性能参数通常是基于标准值或平均值，而实际工程中使用的材料可能存在性能差异，如强度、刚度等，这会影响桁架的承载能力。

（3）几何尺寸和形状：计算模型中的桁架几何尺寸和形状通常是理想化的，而实际桁架可能由于制作、安装等因素存在尺寸偏差和形状误差，这会影响桁架的受力和稳定性。

四、总结与回顾

通过此次竞赛，我们对结构杆件的连接、受力及破坏机制有了直观的认识，结构设计和业务技能得到了显著提升，使理论的光芒转化为解决实际问题的利剑。同时，我们也验证了轻量化设计在保证结构强度和稳定性方面的巨大潜力，例如，模型自重仅为200g，却能承载三级加载直至满载，即便在第四级加载时出现显著变形，整体结构依然保持完整。

此外，我们也意识到在材料特性和结构细节处理上的不足，特别是上部粗绳的显著伸缩性成为影响模型性能的关键因素。因此，未来的设计与实验过程中，我们必须更加严谨地考量材料的独特属性，无论是其弹性、伸缩性还是其他可能影响结构稳定性的因素，都应纳入精细化计算的范畴。

结构设计比赛后，我们深感：第一，结构设计是精细化的设计，一个小小的节点连接错位，就会导致整个结构因其倾倒，每个细节关乎整体的安全与稳定；第二，结构设计不是闭门造车，设计师不仅需要和客户深入交流，还需要与领导、同事紧密沟通，集思广益，共同解决设计中遇到的难题，确保方案的可行性和优化性；第三，结构设计要求我们有扎实的理论基础和严谨的计算分析能力，也要有大胆的创新能力，敢于突破传统，勇于尝试新的设计理念。