輕質承重結構

徐叢逸

從規定可選的材料（包括桐木、瓦楞紙板、飲料吸管等10余種主、輔材料）中選用不少于5種制作一件承重結構，要求結構高度不小于19厘米，質量少于10克，置于15。斜面上承載40千克重物，最終以承載能力和結構質量的比值大小為評判標準。

按照要求，我選用桐木為主材，采用創新的承重結構形式和低成本制作技巧，歷經設計、選材、制作、實驗、改進、質量精細控制等過程，完成制作并取得成功。

我采用三棱柱桁架式結構，由主承力立柱、水平支撐框架、交叉撐桿和拉線組成（圖1）。設計制作過程中，我選擇桐木為主承力材料。其他輔助材料包括速干膠水、撲克牌、魚線和膠等。

制作工具包括剪刀、美術刀、鋼銼、砂紙、電子秤、計算器、鉛筆、圓珠筆、直尺、膠帶紙等。

立柱制作相對簡單。只需對棒材按長度尺寸進行切割。通過精細打磨端頭至精確尺寸。立柱制作完成后，畫線定位上、下三角框位置。通過預先準備創新設計的定位夾具（圖2），制作精確尺寸的三角框和交叉撐桿。

結構總體裝配最難，需要確保每個零件的位置。我同樣創新設計了一個簡便的定位裝配夾具。

對制作的結構進行承載能力實驗測試，用家用DV全程攝像，通過回放錄像，找到結構破壞形式和破壞部位優化改進。改進后的結構體質量減至4.5克，順利通過了40千克砝碼載荷的測試，結構承載效率達到8.89千克/克。

三棱柱結構質量輕、承載大、成本低、制作精巧，創新含量高。