力学与航空航天学院第十四届力学创新实验大赛

力学与航空航天学院第十四届力学创新实验大赛

实施方案

为了充分利用学校实验室资源，发挥课外实验教学与实践活动在创新型人才培养的重要作用，学校定于2022年3月至6月举办第十四届大学生课外科技创新实验竞赛活动。力学与航空航天学院将在此期间举办第十四届“力学创新实验大赛”。

力学创新实验大赛已成功举办了十三届，是面向全校本科生和研究生的大型赛事，深受喜爱和欢迎。赛事的主旨是鼓励创作，赛题既能体现力学基础，又力图充分调动学生们的创作热情和兴趣。

现公布本届大赛实施方案如下：

一、       竞赛主题

实验+力学应用和研究中的创新与创造

二、组织与实施

主办：资产与实验室管理处、教务处、学生处、校团委、人事处、研究生院、科研技术发展研究院、对外合作与联络处、力学与航空航天学院

承办：力学实验中心、力学与航空航天学院学生工作组

协办：力学科技协会、航模协会、力学与航空航天学院学生会、研究生会

三、参赛对象及组队要求

全校在读本科生、研究生，由2-5名同学组队参加比赛，每队须有指导教师，鼓励跨学科、跨专业。

四、竞赛内容

4.1 本届赛事活动题目：

4.2 赛事活动内容要求与说明

I）命题赛I：“力学之美”模型设计与制作

1）简介

力学是一门历史悠久的传统基础学科，始终贯穿着人类文明历史进程。小到生活用具，大到大国重器，无一不体现着力学在其中的重要作用。在当代社会，力学指导着生产与制造，许多标志性建筑和博人眼球的设计，都体现着力学的美。例如，图1所示的北京冬奥会冰丝带体育场馆，是一座“刚柔并济”的钢结构艺术品；图2所示的张拉整体结构，通过杆与绳索的张拉组合，设计成自重轻跨度大的建筑作品；图3所示的复兴号高速列车和飞机外形的流线设计，是空气动力学的完美应用。在自然界中，也处处展现了神奇的力学现象，例如图4 所示的云层遇到障碍而展现出的卡门涡街现象，图5所示的昆虫可以在水面上行走等等。

 
图1 北京冬奥会冰丝带体育场馆

图2 张拉整体结构

图3 高速列车与飞机的流线设计

图4 卡门涡街

图5 水面上行走的昆虫

2）竞赛内容

由竞赛工作组提供800mm×800mm尺寸工作板，胶水、美工刀等相关制作工具，参赛队通过合理的规划与方案设计，在给定预算内购买相关的材料（不能购买成品模型），在工作板尺寸范围内设计制作出能够体现出“力学之美”的模型作品，可以是建筑、桥梁、机械、仿生结构、实验装置、生活工具设计等，模型主题不受限制。

3）相关要求

①、比赛对模型的复杂程度不做要求，只要做出完整作品即可。但是，模型设计应具有合理性。

②、模型的使用功能不固定，参赛队员可依据模型的功能进行附属结构设计，体现出模型主体的完整性，可为整个作品起到加分的作用。

③、比赛提倡模型具有优美的艺术造型，作品要求布局合理，比例协调，同时，参赛队员可根据需要进行色彩渲染、装饰，使作品富有艺术性和创意性。对造型复杂的结构，在不影响美观与造型的前提下，应有预留观察窗口设计，使能看清重点的、特色的构造与设计创意。

④、每个作品需有命名与铭牌（参赛队员信息），合理表述作品特色、含义、功能及参赛队员的情况等。

⑤、竞赛工作组提供工作板（800mm×800mm）1张、AB胶水（1瓶）、502胶水、美工刀（1只）、剪刀（1把），上述材料均由报名并通过初审的参赛队到指定地点领取；其他材料参赛队自行购买（不超过预算，并提供抬头为西南交通大学的发票供报销）。

⑥、除模型作品外，每参赛队应提供设计制作报告1份，内容包括结构设计、构思等内涵及创新点说明，结构造型及功能介绍，受力合理性分析（鼓励做定量分析，也可以做定性分析），活动体会与收获等。

⑦、每队制作5分钟答辩PPT（提倡结合电脑或者动画，以图文并茂形式进行竞评表述与描述）。

⑧、作品最终以构思内涵丰富并富有创新、方案设计与理论分析正确、结构体系与受力合理、制作工艺精细、造型美观、答辩流畅等方面综合评分，按分值高低进行作品评选。

4）评分项目及标准

评分项目分4项，项目及评分标准如下：

①、设计制作报告（10分）：报告完整；含构思、方案、理论分析、创新点等；

②、结构与功能（40分）：模型整体构型与功能新颖等；

③、制作与成型（40分）：制作工艺、型式美观、整体与效果、装饰等；

④、答辩（10分）：阐述、答辩流畅、队员合作与协作、团队精神等。

5）流程与报名：（由力学协会根据相关细节组织，暂定安排如下）

①、竞赛发布：4月1日前后，力学与工程学院（https://lixue.swjtu.edu.cn）、力学实验中心（http://exp.dame.com.cn）、学生会、力学与科技协会同时发布宣传信息。

②、报名时间：4月1日～4月10日，报名方式：现场登记+网络邮箱登记+微信公众号线上登记；登记成功后需通过学校实验教学管理系统“竞赛活动”模块进行报名参赛

③、参赛队确认、材料发放、竞赛资料发放等：4月10日～4月15日（领取时间段和地点待定，另行通知）。

④、决赛时间及赛场： 6月12日14：00-16：00；力学实验中心。（决赛形式将根据疫情防控要求另行通知）

6）竞赛辅导及服务

    为保证竞赛的顺利进行，西南交通大学力学实验中心将组织竞赛相关的专题讲座，并为有需求的参赛队提供开放的模型制作场地。

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II）命题赛II：弹射式滑翔机模型的设计与制作

1）简介

滑翔机（glider）是一种没有动力装置的飞行器。可由飞机拖曳起飞，也可用绞盘车或汽车牵引起飞，也可从高坡上下滑到空中。在无风情况下，滑翔机在下滑飞行中依靠自身重力的分量获得前进动力，这种损失高度的无动力下滑飞行称滑翔。而在上升气流中，滑翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高，通常称为翱翔。

本项目制作的滑翔机采用皮筋弹射的方式获取动力，在无风的条件下发射滑翔机，并对其飞行距离，航线偏离进行测试。

2）滑翔机制作材料

提供材料清单如下：

① 机身材料：5mm轻木条*3、3mm轻木条*3、2mm轻木条*3、2mm轻木板*2、3mm轻木板*2、1mm轻木板*2、纸*5。

② 耗材：白乳胶*1、502*1。

3）滑翔机参数要求

       翼展（W）：1000-1100mm

       机长（L）：800-900mm

       质量（m）：<=200g

图5滑翔机示意图（W：翼展，L：机长，M0：重心）

4）测试方法

       滑翔器起飞采用弹射器弹射起飞，具体方法为：水平35度放置弹射器，顶端距地1.5m，取飞行器重心位置M₀距发射器顶端在地面投影处的直线距离。各参赛小组有三次发射机会，三次距离分别记为L_i1, L_i2, L_i3。在所有成绩中取最大距离，记其基础分为分，其余成绩取分数

5）最终分数计算

① 航线偏离系数D

       以发射器延长线为轴，10度之内为1.0倍得分区（D=1.0）；10~30度内为0.9倍得分区（D=0.9）；30~90    度内为0.8倍得分区（D=0.8）；90度之外为0.6倍得分区（D=0.6）。记三次发射过程中的对应的偏离系数分别为D_i1, D_i2, D_i3。

图6得分区示意图（单侧）

② 超重扣分B_i

③ 总分（A_i）计算：

6）流程与报名：（航模协会、力学科技协会根据相关细节组织，暂定安排如下）

①、竞赛发布：4月1日前后，力学与工程学院（https://lixue.swjtu.edu.cn）、力学实验中心（http://exp.dame.com.cn）、力学科技协会、航模协会协会同时发布宣传信息。

②、报名时间：4月1日～4月10日，报名方式：现场登记+网络邮箱登记+微信公众号线上登记；登记成功后需通过学校实验教学管理系统“竞赛活动”模块进行报名参赛

③、参赛队确认、材料发放、竞赛资料发放等：4月10日～4月15日（领取时间段和地点待定，另行通知）。

④、决赛时间及赛场： 6月12日14：00-16：00；力学实验中心。（决赛形式将根据疫情防控要求另行通知）

6）竞赛辅导及服务

为保证竞赛的顺利进行，西南交通大学力学实验中心将组织竞赛相关的专题讲座，并为有需求的参赛队提供开放的模型制作场地。

III）命题赛III：水火箭助推滑翔机模型的设计与制作

1）简介

近几年我国航空航天事业迅猛发展，不少同学都有着一个“航天梦”，本次活动旨在通过开展水火箭滑翔机项目，对同学们进行航空航天教育培养，锻炼学生独立思维意识和发散创新思维的能力，并通过团队合作来培养与队友友好交流的能力以及耐心听取他人意见，扬长避短进行分工合作的团队合作精神。通过本次活动，我们学生可以完善理论知识的结构，培养动手能力。与此同时，对于参加本次比赛的学生而言，也能够给丰富多彩的大学生活添上浓墨重彩的一笔

 2）竞赛内容

①、比赛滑翔机机身只限用2000ml及以下可乐(雪碧)瓶，可多个串联，由学生自行设计制作，不得购买成品。水火箭制作所需材料、工具（4、5mm的魔术板、木条、喷口零件、按需提供热熔胶、泡沫胶、502、碳管等）由协会统一发放两套，以供制作备用机。

②、火箭的结构不限，火箭机身长不得小于0.5m，翼展不得小于0.6m。

③、参加比赛的水火箭滑翔机，只能利用水、压缩空气作为动力，决不允许利用化学反应,火药爆炸等作为动力。

④、为确保安全，瓶内充气压力不可过高，如果在打气过程中出现瓶子不能承受压力而爆裂破损，将取消比赛资格。

⑤、进入指定比赛区的参赛队伍,把水火箭放到发射架上并在3分钟内作发射调整，裁判宣布发射口令之后发射火箭;工作人员确定无闲杂人员在发射区内后，裁判发布发射口令;

⑥、发射口令响后正式注气进入火箭，参赛队在2分钟内完成发射;

⑦、当一组发射完毕并确认安全后，计量工作人员在3分钟内完成射程测量，登记成绩，由特定流动工作人员把成绩送到成绩登记站进行成绩录入。之后各组派一至两名参赛者到场地内回收火箭，退至发射区后部检查水火箭，到等候区准备第二次发射。

3）比赛规则及评分标准

①、每组参赛人员3-5人

②、每组发射两次，每次由工作人员用工具测量飞行距离及滞空时间，取两次飞行距离和滞空时间中最好成绩作为最终距离和最终滞空时间。

③、发射角度取30-75度之间。

④、若火箭发射离地前出现问题，导致无法发射，请参赛队伍立即去修整，若火箭离地则算使用一次发射机会，若最终仍无法发射，则没有成绩。

评分细则（飞翼和三角翼布局1、2项分数倍率为1.0，采用常规布局（包含鸭式，v尾等）1、2项分数倍率为1.2）

①、取2次发射较远距离作为有效成绩占总成绩的30%

具体计算方案为:实际射程/满分射程*100=所得的分数，满分射程暂定为40米，超出仍按此公式计算。

②、取滞空时间2次发射较长时间作为有效成绩占总成绩的50%

具体计算方案为:实际时间/满分时间*100=所得的分数，满分时间暂定为20S，超出仍按此公式计算。

③、外观，主题，造型，色彩及设计创意共占10%

④、操作规范性此项以扣分形式进行评判，扣分上限10分：

a)   没有按时到发射区的扣1分；

b)   提前离场的队伍扣1分;

c)   机体发射完后如若损毁，根据损坏程度口2-5分

d)   安装调整水火箭应在3分钟内完成超出时间每30秒扣1分;火箭应在2分钟发射出去，超出时间每30秒扣1分;

 4）流程与报名：（由航模协会组织，暂定安排如下）

①、竞赛发布：4月1日前后，力学与工程学院（https://lixue.swjtu.edu.cn）、力学实验中心（http://exp.dame.com.cn）、学生会、力学与科技协会同时发布宣传信息。

②、报名时间：4月1日～4月10日，报名方式：现场登记+网络邮箱登记+微信公众号线上登记；登记成功后需通过学校实验教学管理系统“竞赛活动”模块进行报名参赛

③、比赛时间及赛场： 6月12日14：00-16：00；力学实验中心。（决赛形式将根据疫情防控要求另行通知）

5）竞赛辅导及服务

为保证竞赛的顺利进行，西南交通大学力学实验中心将组织与竞赛相关的培训活动。

IV) 自命题赛：力学应用和研究中的科技创新与创造

1）概述：力学作为基础学科，是技术基础理论与工程应用联系的桥梁和纽带。本届赛事采用项目制，设立自主命题的科技创新与创造活动。广大教师和学生可结合自己的学习、工作与研究探索，自主命题，突出“实验+力学应用和研究中的科技创新与创造”，通过项目经费支持，产生一批包括论文、实物创新与创造、技术发明、实验装置等在内的作品或成果。

题目范围建议并不限于：

① 力学装置发明与创造；

② 力学研究与实验论文、技术与方法；

③ 趣味力学实验；

④ 虚拟仿真实验；

⑤ 力学的工程应用、实验及技术；

⑥ 工具的力学设计、创新、发明与创造；

⑦ 力学数值仿真与实验模拟

⑧ 力学之美、之文化、之奇思妙想！

... ...

2）相关要求：

    ① 参赛题目可由指导教师拟出、学生组队参加；亦可由学生自拟，聘任指导教师指导。

    ② 参赛题目及研究内容紧密结合力学在工程中的应用，通过学生团队的工作和教师的指导，能够推出具有一定显示度的成果（论文、专利、技术革新、应用成效、装置、方法等等）。

    ③ 结题答辩通过的参赛题目，将给予经费支持，一般每个项目为2000-5000元。

    ④ 项目成果最终将推送至学校进行全校性答辩评审和评奖。

3）流程及相关事宜（由力学协会根据相关细节组织，暂定安排如下）：

①、竞赛发布：4月1日前后，力学与工程学院（https://lixue.swjtu.edu.cn）、力学实验中心（http://exp.dame.com.cn）、学生会、力学与科技协会同时发布宣传信息。

②、报名时间：4月1日～4月10日，报名方式：现场登记+网络邮箱登记+微信公众号线上登记；登记成功后需通过学校实验教学管理系统“竞赛活动”模块进行报名参赛

③、报名表和竞赛方案表（附件一、二）提交：4月15日前，交至X5210（19:00-21:00）力学科技协会值班教室。

    ④、竞赛预审：4月20日前完成竞赛方案预审，预审通过的方案将在力学与工程学院（http://lixue.swjtu.edu.cn/）、力学实验中心（http://exp.dame.com.cn）网站公布，并通知参赛队。

⑤、审批通过的参赛队，便可开始项目研究。

⑥、10月30日提交项目总结报告或者实物，进行评比。

五、竞赛奖项 

    1） 竞赛工作组将对命题赛依据参赛队总数按比例分别设置特等奖(1000元，2%)、一等奖（600元，8%）、二等奖（400元，15%）、三等奖（200元，25%）和专项奖，颁发获奖证书并给予奖金奖励；

    2）竞赛工作组将对自主命题赛参赛队依据项目工作质量和成果由专家组评定分别设置特等奖、一等奖、二等奖、三等奖和鼓励奖，颁发获奖证书并给予奖金奖励；

3）竞赛工作组将按学校关于举办第十三届大学生课外科技创新实验竞赛活动的通知要求，向学校推送优秀获奖项目，参加全校性竞赛成果答辩和评审，获评项目（或参赛队）将获学校奖励。

第十四届大学生课外科技创新实验竞赛

力学与航空航天学院竞赛工作组

   2022年3月20日

附件一

第十四届大学生课外科技创新实验竞赛

力学与航空航天学院“自命题竞赛”报名表

注：1、每队人数2-5人；2、指导教师可由参赛队聘任。

附件二

第十四届大学生课外科技创新实验竞赛

力学与航空航天学院“自命题竞赛”竞赛方案表

注：方案简述空格不够可附页。