浅谈一种优秀的木质承重结构设计

秦浩凯

山东省实验中学高三 250001

此承重结构是为DI 2013-2014全球总决赛所设计。DI 全称是Destination Imagination，是全球最大的青少年创新思维大赛，每年5月在美国田纳西州州立大学举办全球总决赛。每年有ABCDE 五个赛题，分别为科技类，科学类，表演类，即兴类以及结构类。我们参加的为E组的结构类，即制作一个结构来承重。而2013年的赛题为用木头（不包括竹子），鱼线以及胶做一个重量在40克一下的承重结构；结构会放在一个金字塔形底座上（底部必须压在金字塔斜面上），并在结构上放哑铃片来承重。结构重于哑铃重比值越高分数越高。

我最初的设计是一个扭曲的长方体，将支撑柱与两底面相连形成三角形，且下窄上宽，斜压在金字塔面上，以最大限度的使用斜面。总共由16根木头组成，达到结构最简化。

一开始的制作并没有考虑重量，最大的问题是底面斜面的制作问题，因为需要同时考虑底面倾斜角度以及与临边粘合时的45°角的问题。一开始的解决方法是将木头比到斜面上，但角度很不精确因为木头会在斜面上滑动。虽然制作出来的成品小重量承重还是可以，但不敢保证大质量的情况，尤其是当木头材料变轻以后，精确度就更为重要。经过一段时间的摸索，我们发现底部为圆木的时候对斜面的变化适应性更强，于是将方木改为圆木，并在接触面部分稍加打磨以增加贴合度。当使用较轻的木材时，底部的贴合度会随着重量增加而增加，又不会对整体精确度产生影响。……