創新體驗成長,科技成就夢想-----記我校代表隊參加第十屆同濟大學全國中學生結構設計大賽活動

       2021年9月17日-19日，我校唐利輝、馬順存、楊一鳴老師帶領學生參加了由同濟大學舉辦的第十屆全國中學生結構設計大賽，因疫情原因，本次比賽改為線上舉行。我校學子劉一帆、袁嘉琪和彭楚峰設計的拱橋造型美觀、受力均衡，受到主辦方的好評，獲評“第十屆同濟大學全國中學生結構設計大賽”優勝獎。
       為進一步加強高中、大學人才培養的有效銜接，引導和促進中學生發展學科興趣與個性特長，提高學生的科學素養和工程素養，激發中學生的學習興趣、創新潛質以及合作交流能力，同濟大學土木工程學院特舉辦本屆大賽。本次競賽要求在比賽現場制作一座橋梁，制作時間為8小時，橋梁長度為1200±5mm，寬度和高度都不超過150mm，能承受2kg和4kg移動荷載。
       我校參賽學生提前一個月開始備賽。8月21日，我們邀請了湖南大學土木系的劉穎峰博士給學生做橋梁結構的專題講座，隨后學生開始制作第一個橋梁模型。彭楚峰同學提出拱的結構穩定，承載力較強，決定用拱支撐橋面，確定了設計方向。
       
       8月23日，我們制作出了第一個模型，能夠有效承載2kg的小球移動，隨后優化結構設計以增強其承載能力。8月27日，我們限時8小時內制作出了第二個模型，該模型能有效承載4kg小球的移動，質量為208g。當我們以為大功告成時，組委會的教授指出模型質量過大，可以嘗試著縮減到100g以內，這意味著我們的模型結構仍需優化。
       從208g到100g，挑戰很大。三位同學不得不在開學后，利用晚自習和周末的時間繼續設計和制作新的模型。開學后，原來的教室要準備實驗，我們在廣益樓、科技樓輾轉多次，最終在化學實驗室找到了落腳點。期間，劉一帆、袁嘉琪和彭楚峰同學探索了多種橋梁模型，包括斜拉橋、梁式橋等，我們還用3d打印技術打印了縮小版的梁式橋，以供受力研究參考。但是這些探索均告失敗，要么受力不穩定，要么耗材太多以至于質量太大。最終，學生們還是回到了拱橋的探索上，嘗試著從拱和橋面的設計上減輕質量。

       9月14日，同濟大學發來消息，因疫情影響，本次比賽轉為線上，19日上午8點開始進行線上加載。三位同學情緒稍顯低落，但很快調整過來。當晚，我們向組委會申請了比賽所需的材料。9月17日，同學們制作出了第三個拱式結構模型，該模型的橋面由細木條搭建而成，最終橋梁總質量為120g，能夠承載2kg和4kg的小球來回移動。從208g到120g，這是巨大的進步，但是離100g還有距離，我們仍需探索更多可優化的地方。

       接下來的兩天里，同學們制作出了第四款拱式結構模型，與前一款相比，這次的結構模型質量輕了許多，但是橋面太窄，以至于無法支撐4kg的小球通過，加載時模型容易側翻，這次制作宣告失敗。
       時間來到18日晚上7點，我們手中能夠參賽的只有一個120g的模型，但是第二天就要加載了，難道就拿這個模型參賽嗎？劉一帆同學說，我們還有一個晚上的時間，我們還有機會！于是，大家抖擻精神，開始制作最后一個模型。這次制作再次優化了拱的設計，去除了一些沒必要的木條，大家奮斗到凌晨3點，搭建出了最后一個模型，剛好8個小時，模型質量接近100g。同學們心中松了一口氣。
       距離比賽只有幾個小時了，劉一帆同學選擇繼續優化模型，她要將模型質量縮減到100g以內！她讓袁嘉琪和彭楚峰去休息，然后自己不斷地調試、修改，終于將模型的質量縮減到了92g。隨后做了5次加載，都成功了。
       19日早上7點，我們在迎接比賽之前，又做了一次加載試驗。遺憾的是，這次試驗失敗了，球從橋上滾了下來，斷了幾根木條。但是比賽馬上就要開始，我們只能用120g的模型參賽了。這個模型放置太久，有些位置膠已經脫落，同學們臨時補上了一些膠水并取掉了幾根無關緊要的木頭，最終模型質量為118g。就這樣，比賽開始了。

      本次比賽共有來自14個省、直轄市的39支參賽隊伍，雖然是線上比賽，但精彩不減。我們領略了形態各異的多種橋梁模型，體會了結構設計的博大精深，各校的橋梁都很美觀、結實，讓我們開闊了眼界。本次比賽，我校三位同學獲得了優勝獎。雖然只是優勝獎，但是在這個過程中，大家都收獲了很多。這是大家第一次自主探索一種具體模型的設計與制作，盡管過程中有失敗，不過收獲更多的是失敗中的成長。學生在本次比賽中積累了豐富的經驗，這是一次探索過程，也是一次研究過程，相信他們在今后的學習中，能將這種探索、研究的精神繼續貫徹，努力成為國之棟梁。


       此次競賽活動提高了學生對土木工程的認識和興趣，鍛煉了動手操作能力和創新實踐能力。在此特向以上獲獎的學生及老師表示祝賀，向同濟大學土木工程學院表示感謝，向對此次比賽給予關心、支持和幫助的學校領導、科技創新處、生物實驗室、化學實驗室和高二年級組的老師和學生表示感謝!

學生的話：
劉一帆：我覺得參加比賽開心最重要，即使最后仍心有不甘。的確我校有很多可以改進的地方，而我們在親自動手實踐與比賽觀摩之中也總結出了更多的經驗，更加深入地了解材料選擇、橋梁構造與結構優化的重要性。在開心籌備之余，也能學習與成長，我想這便是比賽更大的快樂之所在了吧。
袁嘉琪：過程雖艱辛，可進一寸總有進一寸的歡喜，在比賽中我們沉淀自我，開發思維，為以后的學習打下了堅實基礎。
彭楚峰：過程是短暫的，也是美好的。盡管結果出乎意料，但我們沒有氣餒，因為我們為此努力了。在成功的時候激動過，當然也有在絞盡腦汁卻依舊毫無頭緒而感到迷茫的時候。在這次比賽中我體會到了團隊合作的重要性，過程比結果更寶貴。

撰稿：唐利輝
審核：李湘黔