研究报告 小木棍承重

研究报告
制作材料：
0.32cm小木条、502胶水
工具：
直尺、手工刀、锉刀、分析天平
课题要求：
用0.32cm小木条制作一个高至少20.32cm，其间能穿过一直径为5cm，且质量不超过18g 的任意形状柱体。

在其上加杠铃片，至少200kg。

制作过程：
第一步：最困难的自然是确定做几棱柱，因为这会严重关系到成品的最后质量。

毕竟，面的多少直接关系到使用木材的多少，以及在柱体内部增加木条的余地有多大。

最后我们选择了三棱柱。

第二步：确定立柱角度。

对于这一点我们想了两个方案。

一是直上直下的垂直结构，二是使立柱与水平面有一定的角度即一个棱台（灵感来自于现今中国使用的高压输电线架、导航岩等）。

一开始我们选择的是第二种方案，但搭好外框了以后觉得好像没有坚固的支撑住。

在老师提示下经一番考虑后，我们终是决定采用垂直构架。

第三步：制作上下底面三角形，考虑到三角形具有稳定性，所以我们方案的基本思想就是搭建尽可能多的三角形。

第四步：确定三角形三角上主立柱使用的木条根数，最终敲定三根，因为三根既不会有两根的单薄，也不会有四根的厚重，不但可以保持它的坚固性，更可以使其满足重量的要求。

第五步：确定副立柱用一根还是半根木条。

我们俩激烈地争执，一个觉得用一根的结实，一个觉得用一根的太重。

最终，我们决定用半根的支柱（这是我们最后失败的原因之一）。

逐步完善每一个侧面的结构，往里加入三角形结构（这是失败的原因之二），使其整体达到理想中的稳定结构。

第六步：整体称重并打磨去超过18g的部分，准备进行测试。

测试结果：
100kg的承重，结构破坏，立柱断裂。

小结反思：
木条的挑选，不能只做而不关注木条的挑选。

有些部分已经变质腐朽的木条，用手指轻轻一刮，就能被去掉一层，这样的木条完全不能承受重压。

在一开始的搭建过程中，我们没想到这一点，选用木条时也没有细看，但在做的过程中这个问题逐渐突显出来并愈发重要我们尽量挑选那些颜色偏淡空隙较小的小木条，但前期的忽视，使这成了失败原因之三。

粘接木条的每一个细节都是技术活，需要的都是耐心与细心。

然而，由于很少从事这些切割木条的工作，导致动手能力出现问题。

比如，虽然上下底面的三角形是根据同一张图纸制作而成，但两三角形却有差异，不能重合，这就是尺寸的细节没有做好。

在后期粘贴立柱时，由于这个原因，使得立柱不是直立。

在重压之下，这点偏差便是致命的。

这是失败原因之四。

把立柱分为三层，每一层的高度却不一样，这就导致我们为其做支撑木的时候，必须一个一个试验着做，而不能按照同一个尺寸复制，也导致了我们制作进度的缓慢。

更重要的是，由于这样的制作，使得每个面都不是平衡的，每个支撑木对横木都有压力。

这是失败的关键！成品还有一个致命的缺点，三根立柱长短不一，导致上下底面不平行，最终会在向其上加重物时使得三根立柱受力不均，从而断裂。

加杠铃片更是技术活，加的过程中一定得轻放，并且两人还必须协调好，差不多同时放下，
否则受力不均会导致实验失败。

其次杠铃片的码放也一定不能够倾斜，因为到最后，装置承受的压力巨大，任何一点的受力不均都能使其失败断裂。

对于这个结构我们还是相当满意，但第一次做结构的我们显然缺少经验，对于细节的处理上，我们觉得“差不多可以了”就过去了，却没想到这些细节都成了我们的致命之处。

再看断裂后的结构，立柱是从中间折断的，可见立柱的脆弱可以在立柱中间加一圈加固的小木条。

另外，三根立柱一定要平齐，否则受力不均。

我们还可以看到，很多横木也断裂了，这就是斜柱上下施压而被折断的。

选择承重的还有两个组，他们一个承重90kg，一个承重160kg，而两者结构却有些相似。

后者结构有很多妙处，如立柱、中间支撑架的结构等。

制作这种承重结构，一定要减少自身的互相压力。

另外，也是最重要的一点，就是各个细节的处理。

科学与研究需要每一个细节都是完美无瑕的，这是研究最基本的。

不能得过且过的将就，每一细节的小缺陷，在巨大的重压下都会被放大，对结构造成致命的弱点。