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演示物理课程论文柱形纸张材料稳定性的分析与应用年 级： _学 号：121120172姓 名： 湛韬专 业： 物理学指导老师： 暂无二零一二年-一月（注：木文仅是目标论文的雏形，尚未按内容进行实验摘要随着中国房地产业的急速发展以及人口压力向住房压力的转移，建筑行业对新型 材料的需求日益迫切为了达成可持续发展目标，绿色轻便环保的建筑材料越发吸引 人们的注意而当下的建筑材料大多为水泥、砂、石、金属等，并且用量巨大，对于 可持续发展十分不利对于一张普通纸张而言，将其卷成圆柱或棱柱状之后它的竖宜支撑力，抗震能力 以及水平抗风性能都有相当大的提升可以用很少量的纸张构筑一个建议而耐用的储 物柜，这是生活中一个常见的物理现象木文的主要方向是大致分析轻便型纸张类材料承重、抗震、抗风能力，通过设计 实验研究各种因素对上述几种性能的影响，之后利用纸张型材料便携，运输密度大, 可重组等众多优点，对新型可重复环保轻便纸张式建筑材料的选用与应用前景做出一 定期望关键词：纸张承重；材料力学；建筑力学；承重；抗震目录摘 要第1章绪论1.1背景和意义1.2主要方法和研究进展1.3主要内容第2章柱形纸张承重性能与各因素之间的联系2.1实验目的22实验器材2.3实验方案（以下三章由于时间关系所需理论较为繁杂而暂未完成） 第3章 柱形纸张抗风性能与各因素之间的联系3.1实验目的3.2实验器材3.3实验方案第4章 柱形纸张抗震性能与各因素之间的联系4.1实验目的4.2实验器材4.3实验方案第5章 材料学结合实验结 论参考文献后其大部分材料可以冋收利用。

它以材料第1章绪论1背景和意义当下社会建设对于建筑材料的需求飞速剧增导致自然资 源的急剧消耗，而当下普通建筑材料大多対于资源的利用率不 高，导致严重的资源浪费用纸做结构材料不仅可以减小建筑物的重量，加快施工速 度，降低成本；而且建筑物拆除后，纸可以重攵利用，对节约 资源、环境保护亦有好处世界上目前已有一些用纸结构建造 的临时性和半临时性的建筑位于瑞士某地的纸塔是轻型建筑中一个有意义的例子，该纸塔外径 13m,高33m, 1992年建成，己成为瑞士当地的标志性建筑物整个塔所用的材料纸板占79.26%, 木材占20.22%,钢材占0.52%为建筑使用可降解性材料开辟了一条“绿色”通道,因此，它们被 人们誉为“绿色建筑”典范2000年世博会，日本馆是一座世博会期间使用的临时性纸建筑，会和结构的特性为主题，关注资源和环保问题它采用回收加工的纸建成拱筒形的结构，由12.5cm 粗的纸管网状交叉而成，弧形屋面和墙身材料也是织物和纸膜该馆长72m,宽32m,最髙处达 15.5m,面积3600mo白天，自然光经过半透明纸窗的过滤构成柔和、宜人的室内光环境；夜晚，纸 窗又是神奇光影的“屏幕”在世博会展馆里，自然光透过防水的织物和纸膜构成的屋顶照射到室 内，造成一片富有日本风情的空间环境。

日本馆反映了日本人普遍具有的生态与环境意识，这种 纸品构筑物的意义不仅仅在于环保、节能，更重耍的是为解决人类居住问题提供了一条快捷的途 径⑴鉴于试验环境的制约本论文旨在通过一些模拟实验为新型纸质材料的研发奠定基础，纸质材 料对资源的消耗量低，若能大面积推广必然在节约成本和可持续发展方面做出重要贡献1 • 2主要方法木论文单独设计模拟实验采用控制变量法，类比法，对比法对于纸质柱状材料的 各方面性能作出测量与比较1.3主要内容柱形纸张承重性能与各因素Z间的联系柱形纸张抗风性能与各因素之间的联系柱形纸张抗震性能与各因素Z间的联系对纸张构型的初步期望第2章 柱形纸张承重性能与各因素之间的联系2.1实验目的探究柱形纸张承重性能与纸张横截面形状，纸筒高度，内外半径之间的关联2.2实验器材祛码，天平，电子秤，水槽，注射器，FGJ-2数字测力计（若条件允许），中央开有小洞的平板, 纸筒，A4纸若干，胶水，剪刀，特质铁钩等2.3实验方案本实验中柱形纸张承重能力由纸张所能承受的最大压力来量化一、探究柱体承重能力与柱体截面形状的关系Stepl取完全相同的A4纸若干Step2取相同张数A4纸分别卷成截面为面积相同的正三角形，正五边形，正六边形和圆形的纸 管状柱体（如下图所示）Step3将特质铁钩插入纸板中央的小孔中，固定之，如下图Step4分别将上述柱体底面朝下竖直放置，将组装好的帯钩纸板置于柱体中央，并保证平板中央 小孔与柱体中央相重合①Step5通过细绳在钩子上逐个挂上慈码，祛码质量由大到小，袪码质量为Mi吋柱状纸管依旧 完好，再加上质量为M2的珏码吋柱状纸管坍塌Step6将水槽置于电子秤上，加水，使其总质量为M］（尽可能控制在Mi附近，若有偏差可用注 射器进行微调）；用注射器吸入质量略大于M2的水，则此时注射器总质量应略大于Step7将连水总质量为Mi的水槽通过细线，轻缓地挂在铁钩上（不可让其产生过大的下坠冲量）, 通过注射器向水槽加水，直至柱状纸管坍塌。

记下此吋注射器的总质量M3,并将上述数据记录 与表1中Step8计算该性状柱体最大能承受的压力F=Mg=［（nH-M2）-M3+Mi］g柱体截面形状正三角形正四边形正五边形圆形M】/gM2/gm/gM3/gF/N表1②Step5直接将FGJ・2数字测力计与挂钩相借，并通过USB借口与电脑相连逐步竖直加祛码, 借助数据采集软件记录输出全过程的拉力数据并绘制F-t图像通过图像可以观察出柱体最大能够承受的压力，即为F-t图像的极大值点所对应的压力F的数值二、探究柱体承重能力与柱体纸管高度的关系Stepl取完全相同的A4纸若干Step2取相同张数A4纸分别卷成外形，形状相同唯独高度不同的纸管可采用下图所示的硬纸筒作为标准件）Step3同样构造实验一中的测力系统（如下图），分别测定不同高度的柱状纸筒的承重能力，并将 数据填入表2纸筒高 度 h/mm1002003004005006007008009001000Mi/gM2/gm/gM3/gF/N绘制F-h关系曲线图，找出F随h变化时的一般规律二、探究柱体承重能力与柱体纸管半径的关系Stepl取完全相同的A4纸若干Step2取若干A4纸分别卷成高度。

厚度相同，半径不同的纸管柱体（如下图所示）Step3同样构造实验一中的测力系统，分别测定不同髙度的柱状纸筒的承重能力，并将数据填入 表3纸筒半径h/mm100150200250300M]/gM2/gm/gM3/gF/N结 论由于时间和实验室资源限制等原因暂未实验结论可由各部分实验结果进行分析 推导而得到由以上实验在纸质模拟中的稳定性，找出稳定性最佳的承重结构，并与 材料学联系研发新型建筑材料参考文献[1]文武，《上海节能》，Shanghai Energy Conservation,, ill版社，ill版年：2007⑵ Kirchhoff,《Kirchhoff^Love plate theory》from Wikipedia[3]中国建材网 httD：//。