CUADC 2026 机翼静载

背景 / 要解决的问题

为 CUADC 机翼静载赛道设计一支能在指定载荷下达到最大静载 / 强度的轻木机翼。要在给定翼型空间和总体质量限制下，把结构重量压住，同时保证强度与刚度。

需要自己完成从结构方案 → 有限元分析 → 理论校核 → 加工图纸 → 切割拼装 → 实测的完整闭环。

时间线

6 月底才报名参赛（第一年打这个赛道，一时兴起就报了）；
7 月有期末考试 + 课设，实际动工 7 月 16 日；
8 月 7 日比赛，有效工期约 3 周。

别的学校 5 月就开始准备了，我们起步晚了很多。团队里其余四人主要忙于 CUADC 多旋翼赛道，静载这边基本是我一个人在推进。

我的工作

作为机翼静载负责人：

根据比赛载荷、翼型空间、材料密度与质量限制设计静载结构；
SolidWorks 建模（迭代到第 6 版）；
ANSYS 静力分析（第 5 版 → 第 6 版持续迭代）；
弯曲、剪切等理论计算；
针对轻木各向异性、胶接、制造条件做结构调整；
材料 / 板材选型、加工图纸、板材切割与实物制作；
处理设计、仿真、制造、测试之间的矛盾。

设计核心决策

结构形式选择 — 在”更重更稳”和”更轻更险”之间取舍，先用理论快速校核排除明显失败方向，再进仿真。
材质处理 — 轻木是各向异性材料，咬合 / 胶接方向对强度影响很大，图纸与工艺都围绕这一点展开。
边界与失效 — 载荷施加点、支撑边界不同，仿真结果差异很大。后来意识到这正是仿真与实物不一致的主要来源之一。

仿真与制造的矛盾

曾经出现 仿真结果与实际破坏模式不一致。定位时我重新审视了几个环节：

材料各向异性在仿真里是否被正确简化；
胶接处是否按真实弱面建模；
边界条件是否与实际夹具一致；
失效模式到底是拉断 / 弯断 / 胶层剥离中的哪一种。

制造环节踩过的坑

激光切割尺寸补偿。 第一次用社团的激光切割机，想当然以为 CAD 尺寸就是实物尺寸，结果切完发现木板边缘被激光烧掉一圈，所有零件都偏小。尝试外扩 DXF 补偿，切出来倒是严丝合缝了，但装配时发现——没有给胶水预留空间，反而装不进去。最后比赛制作时改成了缩小 DXF 预留 0.15mm 胶水厚度，才勉强可用。

第 7 版失效模式。 实际测试发现，ANSYS 只显示应力分布，不会自动告诉你结构怎么失效——可能是自己还不会设置。实际断裂和仿真预测不一样：工字梁腹板受剪切破坏，断裂沿木纹方向。轻木是各向异性材料，木纹方向的剪切强度差，但选型时没把这个因素考虑进去。理想情况应该让断裂不顺着木纹，靠板材朝向和铺层设计来改善。

实际结果

最终实物：121.3g 承重 10.395kg。 同场其他学校 200g 左右（规则上限 200g）的机翼承重约 20kg，两者呈线性关系，说明结构思路本身没有方向性错误。

但有几个硬伤：

板材选型问题 — 经验不足，选用的板材厚度 / 密度组合不是最优，影响了重量 - 强度比；
胶水工艺限制 — 比赛只允许用白乳胶 + 502，白乳胶干燥需要 24–48 小时。建模选型花了一周，制作测试又花了一周，但胶水没干透就上测试，破坏从胶接处开始，不是结构本身的问题；
时间不足 — 从 7 月 16 日动工到 8 月 7 日比赛，中间还要应对期末和课设，没有余量做多轮迭代。

结果：省赛未出线，没获奖，也没晋级。