轻质承重结构

徐丛逸

从规定可选的材料（包括桐木、瓦楞纸板、饮料吸管等10余种主、辅材料）中选用不少于5种制作一件承重结构，要求结构高度不小于19厘米，质量少于10克，置于15。斜面上承载40千克重物，最终以承载能力和结构质量的比值大小为评判标准。

按照要求，我选用桐木为主材，采用创新的承重结构形式和低成本制作技巧，历经设计、选材、制作、实验、改进、质量精细控制等过程，完成制作并取得成功。

我采用三棱柱桁架式结构，由主承力立柱、水平支撑框架、交叉撑杆和拉线组成（图1）。设计制作过程中，我选择桐木为主承力材料。其他辅助材料包括速干胶水、扑克牌、鱼线和胶等。

制作工具包括剪刀、美术刀、钢锉、砂纸、电子秤、计算器、铅笔、圆珠笔、直尺、胶带纸等。

立柱制作相對简单。只需对棒材按长度尺寸进行切割。通过精细打磨端头至精确尺寸。立柱制作完成后，画线定位上、下三角框位置。通过预先准备创新设计的定位夹具（图2），制作精确尺寸的三角框和交叉撑杆。

结构总体装配最难，需要确保每个零件的位置。我同样创新设计了一个简便的定位装配夹具。

对制作的结构进行承载能力实验测试，用家用DV全程摄像，通过回放录像，找到结构破坏形式和破坏部位优化改进。改进后的结构体质量减至4.5克，顺利通过了40千克砝码载荷的测试，结构承载效率达到8.89千克/克。

三棱柱结构质量轻、承载大、成本低、制作精巧，创新含量高。