创新体验成长,科技成就梦想-----记我校代表队参加第十届同济大学全国中学生结构设计大赛活动

       2021年9月17日-19日，我校唐利辉、马顺存、杨一鸣老师带领学生参加了由同济大学举办的第十届全国中学生结构设计大赛，因疫情原因，本次比赛改为线上举行。我校学子刘一帆、袁嘉琪和彭楚峰设计的拱桥造型美观、受力均衡，受到主办方的好评，获评“第十届同济大学全国中学生结构设计大赛”优胜奖。
       为进一步加强高中、大学人才培养的有效衔接，引导和促进中学生发展学科兴趣与个性特长，提高学生的科学素养和工程素养，激发中学生的学习兴趣、创新潜质以及合作交流能力，同济大学土木工程学院特举办本届大赛。本次竞赛要求在比赛现场制作一座桥梁，制作时间为8小时，桥梁长度为1200±5mm，宽度和高度都不超过150mm，能承受2kg和4kg移动荷载。
       我校参赛学生提前一个月开始备赛。8月21日，我们邀请了湖南大学土木系的刘颖峰博士给学生做桥梁结构的专题讲座，随后学生开始制作第一个桥梁模型。彭楚峰同学提出拱的结构稳定，承载力较强，决定用拱支撑桥面，确定了设计方向。
       
       8月23日，我们制作出了第一个模型，能够有效承载2kg的小球移动，随后优化结构设计以增强其承载能力。8月27日，我们限时8小时内制作出了第二个模型，该模型能有效承载4kg小球的移动，质量为208g。当我们以为大功告成时，组委会的教授指出模型质量过大，可以尝试着缩减到100g以内，这意味着我们的模型结构仍需优化。
       从208g到100g，挑战很大。三位同学不得不在开学后，利用晚自习和周末的时间继续设计和制作新的模型。开学后，原来的教室要准备实验，我们在广益楼、科技楼辗转多次，最终在化学实验室找到了落脚点。期间，刘一帆、袁嘉琪和彭楚峰同学探索了多种桥梁模型，包括斜拉桥、梁式桥等，我们还用3d打印技术打印了缩小版的梁式桥，以供受力研究参考。但是这些探索均告失败，要么受力不稳定，要么耗材太多以至于质量太大。最终，学生们还是回到了拱桥的探索上，尝试着从拱和桥面的设计上减轻质量。

       9月14日，同济大学发来消息，因疫情影响，本次比赛转为线上，19日上午8点开始进行线上加载。三位同学情绪稍显低落，但很快调整过来。当晚，我们向组委会申请了比赛所需的材料。9月17日，同学们制作出了第三个拱式结构模型，该模型的桥面由细木条搭建而成，最终桥梁总质量为120g，能够承载2kg和4kg的小球来回移动。从208g到120g，这是巨大的进步，但是离100g还有距离，我们仍需探索更多可优化的地方。

       接下来的两天里，同学们制作出了第四款拱式结构模型，与前一款相比，这次的结构模型质量轻了许多，但是桥面太窄，以至于无法支撑4kg的小球通过，加载时模型容易侧翻，这次制作宣告失败。
       时间来到18日晚上7点，我们手中能够参赛的只有一个120g的模型，但是第二天就要加载了，难道就拿这个模型参赛吗？刘一帆同学说，我们还有一个晚上的时间，我们还有机会！于是，大家抖擞精神，开始制作最后一个模型。这次制作再次优化了拱的设计，去除了一些没必要的木条，大家奋斗到凌晨3点，搭建出了最后一个模型，刚好8个小时，模型质量接近100g。同学们心中松了一口气。
       距离比赛只有几个小时了，刘一帆同学选择继续优化模型，她要将模型质量缩减到100g以内！她让袁嘉琪和彭楚峰去休息，然后自己不断地调试、修改，终于将模型的质量缩减到了92g。随后做了5次加载，都成功了。
       19日早上7点，我们在迎接比赛之前，又做了一次加载试验。遗憾的是，这次试验失败了，球从桥上滚了下来，断了几根木条。但是比赛马上就要开始，我们只能用120g的模型参赛了。这个模型放置太久，有些位置胶已经脱落，同学们临时补上了一些胶水并取掉了几根无关紧要的木头，最终模型质量为118g。就这样，比赛开始了。

      本次比赛共有来自14个省、直辖市的39支参赛队伍，虽然是线上比赛，但精彩不减。我们领略了形态各异的多种桥梁模型，体会了结构设计的博大精深，各校的桥梁都很美观、结实，让我们开阔了眼界。本次比赛，我校三位同学获得了优胜奖。虽然只是优胜奖，但是在这个过程中，大家都收获了很多。这是大家第一次自主探索一种具体模型的设计与制作，尽管过程中有失败，不过收获更多的是失败中的成长。学生在本次比赛中积累了丰富的经验，这是一次探索过程，也是一次研究过程，相信他们在今后的学习中，能将这种探索、研究的精神继续贯彻，努力成为国之栋梁。


       此次竞赛活动提高了学生对土木工程的认识和兴趣，锻炼了动手操作能力和创新实践能力。在此特向以上获奖的学生及老师表示祝贺，向同济大学土木工程学院表示感谢，向对此次比赛给予关心、支持和帮助的学校领导、科技创新处、生物实验室、化学实验室和高二年级组的老师和学生表示感谢!

学生的话：
刘一帆：我觉得参加比赛开心最重要，即使最后仍心有不甘。的确我校有很多可以改进的地方，而我们在亲自动手实践与比赛观摩之中也总结出了更多的经验，更加深入地了解材料选择、桥梁构造与结构优化的重要性。在开心筹备之余，也能学习与成长，我想这便是比赛更大的快乐之所在了吧。
袁嘉琪：过程虽艰辛，可进一寸总有进一寸的欢喜，在比赛中我们沉淀自我，开发思维，为以后的学习打下了坚实基础。
彭楚峰：过程是短暂的，也是美好的。尽管结果出乎意料，但我们没有气馁，因为我们为此努力了。在成功的时候激动过，当然也有在绞尽脑汁却依旧毫无头绪而感到迷茫的时候。在这次比赛中我体会到了团队合作的重要性，过程比结果更宝贵。

撰稿：唐利辉
审核：李湘黔