本项目船体的设计综合运用了船舶设计软件Free!Ship、Adobe Photoshop CS2中文版软件、AutoCAD 2007中文版等软件对轻舟进行了主尺度设计、型线设计、图像处理以及立体图的绘画,最终制作出长6m,最大高度为40cm,最大宽度为75.7cm,吃水线约为17.8cm,厚度12mm,表观密度1800 kg/m3的大跨度轻质高强水泥轻舟。
本项目中“高强轻质水泥轻舟的设计与制作”涉及材料科学和土木工程的专业性知识,船体的设计需要用到专业的Free!ship船舶工程软件,同时需要将轻舟简化为等截面的静定梁结构运用同济曙光有限元正反分析软件对其进行应力计算,分析轻舟界面上应力分布情况并加以控制,水泥轻舟的制作只利用水泥等纯无机胶凝材料,没有加入任何金属材料和有机材料,但不同的轻舟结构设计需要的混凝土配合比是不同的,这为发现新的更合理的混凝土配合比起到很好的推动作用。
另外本项目结合建筑学院特色,涉及多学科交叉,建筑学、土木工程、材料科学与工程、艺术设计、工程管理等,采用轻质高强混凝土造出厚度只有12mm的船体,这为开辟水泥、混凝土在其他非建筑材料领域的研究起到了积极导向的巨大推动作用,本项目制作的船体所采用的高强轻质混凝土是按“高标号水泥+优质轻集料+高效减水剂”复合的设想进行设计,并通过试验得到了证实,最终得到的最佳配合比为:水泥︰粉煤灰︰砂︰陶砂︰减水剂︰可再分散性乳胶粉︰聚丙烯纤维︰水=400︰100︰550︰300︰8.5︰2︰2︰190 。在本次课题设计中采用先外模后内模的步骤造船,这在国内水泥轻舟制作方面尚属先例,属于创新性科学实践的典型。
同时本项目为解决混凝土跨度问题提供了一个很好的依据。水泥轻舟设计与制作是研究轻质高强多功能结构材料很好的载体,其研究对促进高跨度无机材料的开发和发展具有重要的价值。
第十二届“挑战杯”省赛作品 省赛二等奖
1、研究报告
2、作品实物展示录像
3、本作品于2011年2月在《安徽建筑》(第 18 卷第1期
(总第176期))上发表