中小学创客与社团科技创新制作活动辅导训练系列资料五

<p>中学社团科技创新制作活动辅导训练系列资料五主编：他山语社团项目设计的材料选择策略材料是设计人员进行设计的物质基础，社团设计项目的材料选择的恰当与否，直接会影响到项目产品的功能、质量、交流展示、市场推广、活动效益等，因此，在开启设计之旅之前，大家很有必要了解熟悉一下工程材料的属性、作用与测试方法，以便在设计时能根据项目材料选择的标准要求，寻觅到最为恰当的设计材料。一、工程材料的属性、作用与测试方法每一种材料都有其内在的属性，不同类别或同一类别的不同材料，其属性作用也会有一定的差异。工程材料的属性主要包括强度、冲击韧性、耐疲劳性、导电性、导热性、绝缘性、磁性、光学属性、耐风化性、耐腐蚀性等几个种类，这其中，强度、冲击韧性、耐疲劳度三种属性直接关系到产品的承载能力，下面对这三种属性的判别、测试方法分别做一些重点介绍。材料的强度反映的是材料在外力作用下，材料内部产生的应力作用情况。根据外力作用方式的不同，材料的强度主要分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、屈服强度、抗弯强度、冲击强度、疲劳强度、蠕变强度等几种作用形式。不同作用形式，测试比较方法也不一样，具体测试比较，大家可分别取一定量的样品进行相应的荷载试验，样品断裂或破坏时，比较荷重值的大小即可。材料的冲击韧性直接反映着材料抵抗外部载荷作用所引起的拉、压弯曲变形与冲击震动的能力。大家进行选材时，如果想要测试比较一下材料的冲击韧性，可以把样本伸出桌面一定距离，用相同的力度去压样本伸出的一端，并对样本弯曲程度进行记录，弯曲程度越大的，冲击韧性越好。材料的耐疲劳度是材料在无限多次交变载荷作用下会产生破坏的最大应力。在生产作业过程中，疲劳破坏是造成机械零件失效的主要原因之一，而且疲劳破坏前还没有明显的变形迹象，容易酿成重大事故，所以大家设计制作轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件时，要选择耐疲劳度好的材料来制造。材料的耐疲劳度的比较测试方法是以同样的角度反复弯折材料样品，数出样本折断前弯折的次数，次数越多，材料的耐疲劳度越强。二、社团项目设计材料的选择标准与要求了解熟悉了工程材料的属性、作用与测试方法，接下来大家还需要对项目设计材料的选择标准与要求有所把握，以便能对设计材料的选取进行综合考量。设计材料选择的标准与要求主要体现在如下几方面：1.功能使用要求工业工程设计是目标需求设计，大家设计的项目作品必须具有一定的功能使用价值，相应的选取材料也必须围绕是否能够满足项目作品的功能、品质、大小尺寸、工作可靠性以及防水、防尘、防静电、抗震、耐热等方面的使用要求目标来展开。2. 加工工艺限制要求对材料加工成型，有的工艺简单，有的复杂专业难于操作驾驭，因此，大家在选取设计材料时，应选取那些适宜社团成员加工操作的材料。3.质感体验要求不同的材料会给人以不同的心理感受，形成不同的质感。在常见的设计材料中，金属材料深沉、理性、坚硬、冷静，木材自然、亲切、朴实、温暖，玻璃材料明澈、透亮、高雅、富丽，塑料材料细腻、光滑、优雅、轻巧。材料选择要充分考虑用户的感受体验系数，也就是所选的材料要能够成就项目作品的舒适美观标准。4.环保要求时下，绿色环保不仅是用户的消费取向，更是设计人员所应践行的责任使命。大家在选择设计材料时，必须注重设计实施的社会效益，应以不破坏生态环境为考量原则，所选材料要无毒、无害，可以再生，可循环利用。5.成本要求在进行项目设计时，成本效益也是大家必须考虑的重要因素，通常，在满足其他设计要求的前提下，大家应优先选择那些资源丰富、价格低廉、加工费用低、利用率高、维修替换方便的材料，这样也便于项目作品的后续市场推广。创新实践训练1.如果你所在的社团要制作一个笔筒，研究分析一下选材时应考虑材料的哪些属性？ 2.进行专家访谈，了解设计人员在选择材料时，是怎样进行成本与环保的取舍工作的？ 4</p>