空間結(jié)構(gòu)的案例
【直播】大跨空間結(jié)構(gòu)直接分析設(shè)計(jì)法，實(shí)例解析！
在實(shí)例中解讀空間結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性問(wèn)題
課程背景
大跨度空間結(jié)構(gòu)是國(guó)家建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。世界各國(guó)對(duì)空間結(jié)構(gòu)的研究和發(fā)展都極為重視，例如國(guó)際性的博覽會(huì)、奧運(yùn)會(huì)、亞運(yùn)會(huì)等，各國(guó)都以新型的空間結(jié)構(gòu)來(lái)展示本國(guó)的建筑科學(xué)技術(shù)水平，空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家建筑技術(shù)水平高低的標(biāo)志之一。
隨著科技水平的提高，我國(guó)空間結(jié)構(gòu)理論分析近年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，計(jì)算方法由連續(xù)化分析到離散化分析，由近似計(jì)算到精確分析，由等效靜力分析到直接動(dòng)力分析，由線性分析到非線性分析。研究方法向理論、試驗(yàn)與大量計(jì)算機(jī)分析相結(jié)合的方向發(fā)展。
課程內(nèi)容
本系列課程共兩章節(jié)，行業(yè)頂級(jí)資源，首場(chǎng)免費(fèi)！
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展開 風(fēng)雨不動(dòng)安如山：大跨空間結(jié)構(gòu)受力研究
浙江省經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，大跨空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛。但近年來(lái)臺(tái)風(fēng)、暴雪等惡劣天氣災(zāi)害導(dǎo)致的大跨空間結(jié)構(gòu)破壞時(shí)有發(fā)生，因此研究惡劣天氣環(huán)境下大跨空間結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和失效機(jī)理具有重要的社會(huì)意義和科學(xué)意義。
袁行飛，教授，博士生導(dǎo)師，自1995年始從事空間結(jié)構(gòu)研究工作，對(duì)索穹頂?shù)刃滦退鳁U張力結(jié)構(gòu)的體系開發(fā)、計(jì)算分析理論、結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。近年來(lái)也對(duì)結(jié)構(gòu)在各種交叉領(lǐng)域如建筑節(jié)能、可再生能源利用中的相關(guān)理論和應(yīng)用進(jìn)行了有益探索。先后負(fù)責(zé)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目四項(xiàng)，主要研究方向是：空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)，索桿張力結(jié)構(gòu)，索穹頂結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)技術(shù)。
2014年1月，袁行飛擔(dān)任浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目"惡劣天氣環(huán)境下大跨空間結(jié)構(gòu)失效機(jī)理研究"的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，該項(xiàng)目于2017年12月順利完成了結(jié)題驗(yàn)收。項(xiàng)目從荷載、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)三個(gè)層次對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)在惡劣天氣環(huán)境下的失效機(jī)理進(jìn)行了研究。建立了臺(tái)風(fēng)和風(fēng)致積雪計(jì)算模型，得到了結(jié)構(gòu)在臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)下的平均風(fēng)壓系數(shù)和各點(diǎn)風(fēng)速時(shí)程，推導(dǎo)了屋蓋風(fēng)致積雪分布系數(shù)計(jì)算公式。建立了拉索和壓桿精確力學(xué)分析模型，推導(dǎo)了適用于向量式有限元的精細(xì)梁?jiǎn)卧獜椝苄苑治鲇?jì)算公式。對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)倒塌全過(guò)程中的接觸、碰撞、斷裂等不連續(xù)行為進(jìn)行了研究。將冗余度理論應(yīng)用于空間結(jié)構(gòu)的失效分析，基于局部構(gòu)件失效后結(jié)構(gòu)的冗余度分布評(píng)價(jià)構(gòu)件重要性。開發(fā)了包含前處理模塊、計(jì)算分析模塊和后處理模塊在內(nèi)的索桿張力結(jié)構(gòu)倒塌分析程序，對(duì)空間結(jié)構(gòu)受力全過(guò)程進(jìn)行了仿真分析，研究了索穹頂結(jié)構(gòu)和弦支穹頂結(jié)構(gòu)在不同荷載作用、局部索破斷情況下結(jié)構(gòu)的破壞模式及失效機(jī)理。對(duì)臺(tái)風(fēng)作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和弦支穹頂結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失效全過(guò)程進(jìn)行了模擬，分析了災(zāi)害雪作用下單坡屋蓋的力學(xué)性能和膜結(jié)構(gòu)袋狀效應(yīng)發(fā)展過(guò)程。
展開 用戶論文分享 | 空間桁架結(jié)構(gòu)減振設(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證
空間桁架結(jié)構(gòu)減振設(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證
駱海濤1，富佳1，王鵬2，王巍2，陳寧2
摘要：
空間桁架結(jié)構(gòu)由于管壁剛度大、末端載荷懸臂安裝，傳統(tǒng)直接敷加約束阻尼層的方法，減振效果并不明顯。通過(guò)減振優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計(jì)出空間桁架和航天載荷的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。
這是一種打斷長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)，在打斷后短管上敷加自由阻尼層，通過(guò)膠黏劑來(lái)進(jìn)行連接。這種結(jié)構(gòu)與直接在長(zhǎng)管上敷加約束阻尼層的結(jié)構(gòu)相比，減振效果更好，質(zhì)量也更輕。采用B&K測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)原始模型和打斷長(zhǎng)管新模型進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集，得到了空間桁架結(jié)構(gòu)在X、Y、Z 3個(gè)方向上載荷測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)情況。
試驗(yàn)結(jié)果表明，打斷長(zhǎng)管方案結(jié)合敷加黏彈性約束阻尼層的方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，能有效降低桁架末端航天載荷的振動(dòng)水平，對(duì)其他空間結(jié)構(gòu)的減振設(shè)計(jì)具有重要的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)與波；空間桁架結(jié)構(gòu)；黏彈性約束阻尼層；振動(dòng)特性；加速度響應(yīng)；
中圖分類號(hào)：TB535+.1；V216.2
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-1355.2019.01.001
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展開 論文精讀 典型含薄膜空間結(jié)構(gòu)展開動(dòng)力學(xué)分析 (samcef field)
論文精讀 典型含薄膜空間結(jié)構(gòu)展開動(dòng)力學(xué)分析
薄膜結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、易折疊，在航空領(lǐng)域的應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的意義。薄膜結(jié)構(gòu)展開空間實(shí)驗(yàn)花費(fèi)昂貴，由于重力、大氣壓力影響，地面試驗(yàn)難以模擬真實(shí)的空間工作環(huán)境。因此，采用成熟的有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬非常關(guān)鍵。本文首先采用SAMCEF 軟件對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)兩種典型展開方式進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真。通過(guò)觀察薄膜結(jié)構(gòu)展開的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)過(guò)程分析薄膜結(jié)構(gòu)的狀態(tài)、應(yīng)力分布情況；然后探究泊松比和展開速率對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)展開穩(wěn)定性的影響。
典型含薄膜空間結(jié)構(gòu)展開動(dòng)力學(xué)分析.pdf
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大跨空間結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析指南
哪些結(jié)構(gòu)需要？
我們知道在鋼構(gòu)件驗(yàn)算時(shí)，需要驗(yàn)算腹板和翼緣的穩(wěn)定性，保證板件的高厚比或?qū)捄癖仍谝欢ㄏ拗捣秶鷥?nèi)，這叫局部穩(wěn)定驗(yàn)算。桿件是由腹板和翼緣組成的，即使腹板和翼緣不會(huì)局部失穩(wěn)，如果桿件軸壓較大，或者長(zhǎng)細(xì)比較大，還容易出現(xiàn)桿件層面的穩(wěn)定問(wèn)題，還需要桿件穩(wěn)定驗(yàn)算。
結(jié)構(gòu)是由桿件組成的，對(duì)于某些結(jié)構(gòu)（比如單層網(wǎng)殼）宏觀上結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在較大軸壓力，即使我們保證了桿件層面穩(wěn)定，也不能保證整體層面穩(wěn)定。因此這類結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算，這如同局部穩(wěn)定和桿件穩(wěn)定的關(guān)系。對(duì)于結(jié)構(gòu)而言桿件就是結(jié)構(gòu)的局部。而那些宏觀來(lái)看主要是抗彎的空間結(jié)構(gòu)（比如平板網(wǎng)架）則無(wú)需進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算，保證桿件穩(wěn)定就可以了。
02
整體穩(wěn)定分析的執(zhí)行步驟
1）線性屈曲分析
線性屈曲分析沒(méi)有考慮缺陷、幾何非線性、材料非線性，是一個(gè)比較理想狀態(tài)，因此得到的臨界荷載系數(shù)偏大。
展開 HyperWorks 在空間相機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
在設(shè)計(jì)初期階段，為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性，需對(duì)其進(jìn)行靜 力學(xué)分析以及固有振動(dòng)分析[1]。
本文在 SolidWorks 提供三維模型基礎(chǔ)上，利用HyperMesh對(duì)裝配體建立有限元模型，對(duì)其進(jìn) 行了靜力分析和模態(tài)分析。驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并為后續(xù)空間力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)提供參考。
2 空間相機(jī)結(jié)構(gòu)
某 空間相 機(jī)結(jié) 構(gòu)如 圖 1 所 示，包 括鏡 頭、焦 面盒 以及電 路板 組件。 整體 外包絡(luò) 尺寸 為191X110X143(mm)。
圖 1 某空間相機(jī)結(jié)構(gòu)圖
3 有限元模型建立
3.1 幾何清理
此相機(jī)結(jié)構(gòu)模型采用SolidWorks建立， 采用HyperWorks對(duì)其進(jìn)行有限元分析之前，需將原裝 配體格式轉(zhuǎn)換為IGES格式，再導(dǎo)入至HyperMesh。原模型含有很多細(xì)節(jié)特征，如倒圓、小孔，以 及電路板上的很多小插件。如果要準(zhǔn)確模擬這些特征，需要用到很多小單元，導(dǎo)致求解時(shí)間延長(zhǎng)。 而對(duì)于設(shè)計(jì)初始階段，有限元分析只需要簡(jiǎn)化的幾何模型，因此需要對(duì)這些細(xì)節(jié)信息進(jìn)行簡(jiǎn)化，以 便于網(wǎng)格劃分和分析。此外，模型的一些幾何信息在導(dǎo)入時(shí)可能會(huì)出錯(cuò)，如導(dǎo)入曲面數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì) 存在縫隙、重疊、邊界錯(cuò)位等缺陷，導(dǎo)致單元質(zhì)量不高，求解精度差[2]。清理后的模型如圖 2 所示。
圖 2 幾何清理后的模型
3.2 網(wǎng)格劃分
由于該結(jié)構(gòu)模型比較規(guī)則，尺寸不大，相機(jī)各部件均采用正六面體為主的實(shí)體單元建模。為了 簡(jiǎn)化，鏡頭與焦面盒之間的聯(lián)接采用重節(jié)點(diǎn)方式。鏡頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形不是我們關(guān)注重點(diǎn)，采用 PMASS 質(zhì)點(diǎn)單元代替內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并用 RIGID 單元使質(zhì)點(diǎn)單元與鏡頭成為一個(gè)整體。有限元模型如 圖 3，信息如表 1。
展開 大空間火災(zāi)下結(jié)構(gòu)抗火有限元計(jì)算
分享一個(gè)大空間結(jié)構(gòu)抗火的有限元案例，不足之處還請(qǐng)批評(píng)指教。
有限元分析對(duì)象為肋環(huán)型單層網(wǎng)殼，建筑高度設(shè)為6m，建筑面積約為500m2，采用矩形鋼梁200x200x10，材料為Q345，熱工參數(shù)取自歐規(guī)。
升溫曲線選擇李國(guó)強(qiáng)老師、杜詠老師的大空間建筑火災(zāi)空氣升溫經(jīng)驗(yàn)公式。 大空間火災(zāi)升溫曲線簡(jiǎn)潔易懂，易于應(yīng)用在工程計(jì)算中。
1、 大空間火災(zāi)升溫曲線
參考文獻(xiàn)：
李國(guó)強(qiáng),杜詠.實(shí)用大空間建筑火災(zāi)空氣升溫經(jīng)驗(yàn)公式[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2005,24(3):5.DOI:10.3969/j.issn.1009-0029.2005.03.006.
高大空間定義：
高大空間是指高度不小于6m、獨(dú)立空間地(樓)面面積不小于500m2的建筑空間。
火災(zāi)中熱量傳遞：
火災(zāi)中熱對(duì)流、熱輻射引起空氣升溫，火源熱量由空氣媒介經(jīng)瞬態(tài)傳熱過(guò)程傳遞給構(gòu)件，導(dǎo)致構(gòu)件的升溫，從而引起構(gòu)件的材性和熱物性變化。
火災(zāi)中溫度非定場(chǎng)的簡(jiǎn)化模型前提假設(shè)：
1) 火羽流呈對(duì)稱上升；
2) 火災(zāi)發(fā)展at2增長(zhǎng)型；
3) 建筑平面的長(zhǎng)寬比≤2；
4) 火災(zāi)為燃料控制型，燃燒物為木材；
5) 墻壁及頂面為混凝土；
6) 無(wú)排煙及噴淋系統(tǒng)；
得出溫度關(guān)于火源點(diǎn)呈極對(duì)稱：T（x,y,z,t）→T（x,z,t）
大空間建筑的屋蓋結(jié)構(gòu):
1) 對(duì)桿件結(jié)構(gòu)而言,可按腹桿長(zhǎng)度劃分一個(gè)網(wǎng)格單元(雙層腹桿可劃分兩個(gè)網(wǎng)格單元)；
2) 對(duì)平面梁板結(jié)構(gòu)而言，樓(屋)面板的厚度相對(duì)很小,可視為平面問(wèn)題，支撐樓(屋)面板的梁可視為桿單元主要沿桿長(zhǎng)方向?qū)?gòu)件離散化。
展開 拓?fù)鋬?yōu)化在鳥巢式空間結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
本文利用簡(jiǎn)化的鳥巢模型，借助Altair產(chǎn)品的變密度拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，嘗試探索大型空間曲面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果如圖3、圖4所示：
圖3 網(wǎng)狀加強(qiáng)結(jié)構(gòu) 圖4 主桁架結(jié)構(gòu)
2、模型設(shè)置
分別利用體單元模型和殼單元模型進(jìn)行了優(yōu)化分析，網(wǎng)格模型如下圖所示：
結(jié)構(gòu)載荷包括：自重、風(fēng)載荷、地震載荷；
約束條件：結(jié)構(gòu)接地邊界的自由度。
優(yōu)化變量：所有設(shè)計(jì)空間。
約束條件：體積分?jǐn)?shù)＜0.3。
優(yōu)化目標(biāo)：加權(quán)應(yīng)變能最小。
3、路徑解讀
將拓?fù)浣Y(jié)果利用多邊形建模工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，具體過(guò)程如下所述：
①創(chuàng)建參考平面：在inspire利用草繪工具，創(chuàng)建參考平面，如下圖：
②內(nèi)路徑設(shè)計(jì)：利用wrap工具，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，設(shè)計(jì)內(nèi)傳力路徑，如下圖：
③主支撐立柱設(shè)計(jì)：利用wrap、bridge工具，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，設(shè)計(jì)內(nèi)傳力路徑，如下圖：
④生成整體模型：根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，利用鏡像工具，生成整體承載結(jié)構(gòu)，如下圖：
4、課題總結(jié)
本文利用Ispire的先進(jìn)優(yōu)化工具及高效的拓?fù)渎窂浇庾x工具，設(shè)計(jì)了鳥巢式空間曲面結(jié)構(gòu)。本文中的模型對(duì)鳥巢結(jié)構(gòu)及載荷進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化，旨在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的交流與探索。
最后附上模型及建模視頻，供交流使用。
cut_mirror.zip
展開 基于遺傳算法優(yōu)化阻尼器空間位置的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制
基于遺傳算法優(yōu)化阻尼器空間位置的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制
李宏男 董松員 李宏宇
大連理工大學(xué)海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng)建筑大學(xué)土木學(xué)院
摘要：通過(guò)對(duì)多層結(jié)構(gòu)在二維地震動(dòng)作用下的控制算法和控制機(jī)構(gòu)布置準(zhǔn)則的分析，建立了控制機(jī)構(gòu)的布置優(yōu)化模型，利用改進(jìn)的遺傳算法中二進(jìn)制單點(diǎn)交叉，避免了用懲罰函數(shù)。以一棟帶有阻尼器控制的結(jié)構(gòu)為例，進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析，結(jié)果與窮舉法比較表明，本文優(yōu)化算法是快速而有效的。
關(guān)鍵詞：主動(dòng)控制，遺傳算法，優(yōu)化布置，阻尼器，多維地震動(dòng)
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
0 引言
1 運(yùn)動(dòng)方程及求解方法
2 控制機(jī)構(gòu)的最優(yōu)布置準(zhǔn)則
3 采用的遺傳優(yōu)化算法
3.1 編碼
3.2 適應(yīng)度函數(shù)
3.3 選擇
3.4 改進(jìn)的二進(jìn)制單點(diǎn)交叉
3.5 變異
3.6 收斂
3.7 懲罰函數(shù)
4 數(shù)值計(jì)算及分析
5 結(jié)語(yǔ)
基于遺傳算法優(yōu)化阻尼器空間位置的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制.pdf
展開 雙扭曲空間鋼管桁架屋面結(jié)構(gòu)工程
滄州體育場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地上四層，屋蓋結(jié)構(gòu)為橢圓形空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系。屋蓋的橢圓形結(jié)構(gòu)長(zhǎng)軸長(zhǎng)271米，短軸長(zhǎng)231米。整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)由20組環(huán)形桁架單元體沿橢圓形結(jié)構(gòu)布置而成。每組環(huán)形桁架通過(guò)斜撐支撐在看臺(tái)E軸的三層結(jié)構(gòu)柱上，底腳支座位于F軸一層結(jié)構(gòu)柱上。每組環(huán)形桁架單元體由2榀主桁架、2榀次桁架、2榀封邊桁架和系桿組成。每榀桁架均由空間三維曲線組成，截面呈倒三角形，最大截面高4.5米、寬3米。鋼桁架最高點(diǎn)中心標(biāo)高達(dá)42.1米。上、下弦桿主要截面為Φ273×8～Φ273×18，腹桿主要截面為Φ168×8、Φ219×12，材質(zhì)均為Q345B。屋蓋鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼量約4000噸。
滄州體育場(chǎng)雙扭曲空間鋼管桁架屋面結(jié)構(gòu)工程
滄州體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)吊裝完成
結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，安裝難度大，需設(shè)置大量臨時(shí)支撐
主、次桁架弧長(zhǎng)最長(zhǎng)達(dá)65米，投影長(zhǎng)度達(dá)48米，桁架頂標(biāo)高最高為42.1米，單榀最重達(dá)50噸，支點(diǎn)分別支撐于一層和三層結(jié)構(gòu)柱上，每榀桁架均為空間三維構(gòu)造，空間定位困難，且桁架吊裝到位后，需設(shè)置可靠的支撐。如何確保吊裝安全可靠且保質(zhì)保量地完成鋼結(jié)構(gòu)安裝是本工程最難、最重要的一點(diǎn)。
解決對(duì)策：使用大型的履帶吊車進(jìn)行吊裝，并將桁架進(jìn)行合理的分段，在分段點(diǎn)處設(shè)置支撐。桁架的支撐選用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的Φ609×16圓管，圓管間使用Φ133×12鋼管作為系桿進(jìn)行拉結(jié)。根據(jù)支撐高度的不同，Φ609×16圓管作為主桁架的支撐時(shí)可組拼成兩種形式：一種為門式，設(shè)置在主桁架以及次桁架兩個(gè)分段之間，組成門式框架結(jié)構(gòu)；另一種為三角形，設(shè)置在主桁架與內(nèi)封邊桁架接口位置。由于門式支撐設(shè)置在看臺(tái)結(jié)構(gòu)上，為保證結(jié)構(gòu)安全，在門式支撐架下設(shè)置橫向轉(zhuǎn)換梁，并在下部混凝土梁使用碗扣腳手架進(jìn)行加固。
展開 空間大跨桁架結(jié)構(gòu)多尺度節(jié)點(diǎn)有限元分析
空間大跨桁架結(jié)構(gòu)多尺度節(jié)點(diǎn)有限元分析
結(jié)構(gòu)與流體仿真 | Axiom Space利用仿真技術(shù)建造首個(gè)商用空間站
燃料箱越小，空間站可用空間就越大。依次類推，對(duì)空間站的各方面都有益處。”
空間站結(jié)構(gòu)考量
Axiom Hub在未來(lái)將對(duì)接國(guó)際空間站和Axiom后續(xù)建造的商業(yè)空間站，它構(gòu)成了宇航員的生活與科研的空間。Axiom Hub長(zhǎng)60英尺、直徑15英尺，重量接近6萬(wàn)磅。
Ondler表示：“這些太空艙是大型硬件構(gòu)件。當(dāng)內(nèi)部充壓且外部處于真空狀態(tài)時(shí)，它們會(huì)出現(xiàn)延展、膨脹、彎折等現(xiàn)象。我們使用Ansys Mechanical幫助理解一切相關(guān)特征：比如它是如何彎折、應(yīng)力點(diǎn)在什么位置，我們應(yīng)改進(jìn)哪一處的設(shè)計(jì)等。”
結(jié)構(gòu)載荷將根據(jù)太空艙是否處于地面上、被運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射架、或是承受發(fā)射時(shí)的強(qiáng)力而發(fā)生變化。熱載荷也會(huì)在太空中引起嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，因?yàn)榕擉w向陽(yáng)側(cè)的溫度會(huì)比背陰側(cè)的溫度高數(shù)百度。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，產(chǎn)生的熱脹冷縮足以引起太空艙結(jié)構(gòu)解體或出現(xiàn)屈曲現(xiàn)象。Ansys Mechanical可以幫助我們避免這種狀況。
Ondler表示：“我們使用Ansys Mechanical和Fluent的體驗(yàn)非常棒，軟件界面易于學(xué)習(xí)且易于使用。Ansys初創(chuàng)企業(yè)計(jì)劃為我們提供了迫切需要的仿真工具。”
展開 .: 空間不均勻性作為結(jié)構(gòu)特性表征金屬玻璃的結(jié)構(gòu)-性能相關(guān)性
然而對(duì)于無(wú)序的金屬玻璃，還缺乏可以準(zhǔn)確定義材料力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)參量。
【成果簡(jiǎn)介】
為描述結(jié)構(gòu)無(wú)周期性的金屬玻璃的力學(xué)行為，自由體積（free volume）、流變單元、以及剪切轉(zhuǎn)變區(qū)域（STZs）等概念已被引入金屬玻璃彈性-塑性轉(zhuǎn)變的研究中，來(lái)描述結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。盡管流變單元和STZ理論是基于金屬玻璃結(jié)構(gòu)不均勻性是剪切局域化及剪切軟化起源的假設(shè)，有關(guān)金屬玻璃結(jié)構(gòu)不均勻性和宏觀力學(xué)性能之間的關(guān)系仍未明確建立起來(lái)。受實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制，還未能描述金屬玻璃空間不均勻性，并確定其和宏觀力學(xué)性能之間本征關(guān)聯(lián)的定量關(guān)系。
近日，上海交通大學(xué)尖端物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中心團(tuán)隊(duì)在Nature Communications上發(fā)表了題為“Spatial heterogeneity as the structure feature for structure–property relationship of metallic glasses”的文章。該工作報(bào)道了納米尺度空間不均勻性是金屬玻璃固有的結(jié)構(gòu)特征，和強(qiáng)度及形變行為有著本征關(guān)聯(lián)。金屬玻璃的強(qiáng)度和楊氏模量可以通過(guò)空間不均勻性特征長(zhǎng)度倒數(shù)的平方根來(lái)定義。此外，時(shí)間相關(guān)的應(yīng)變弛豫的拉伸指數(shù)也可以通過(guò)特征長(zhǎng)度來(lái)定量描述。該研究有力證明了空間不均勻性可作為描繪金屬玻璃力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)參量。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1：不同熱力學(xué)狀態(tài)下金屬玻璃的空間不均勻性。
展開 gh參數(shù)化建模與空間結(jié)構(gòu)
劃分網(wǎng)格時(shí)一定要足夠精細(xì)。
基于COMSOL的空間調(diào)制電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物微納米結(jié)構(gòu)成型
聚合物微納米結(jié)構(gòu)由于獨(dú)特的物理和化學(xué)功能而受到越來(lái)越多的關(guān)注，可以廣泛應(yīng)用于微流控、有機(jī)光電子、生物檢測(cè)等方面。在聚合物微納米結(jié)構(gòu)制造方法中，空間調(diào)制電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形技術(shù)由于在材料普適性、結(jié)構(gòu)均勻性等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，獲得了學(xué)術(shù)界的關(guān)注。“空間調(diào)制電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形”工藝采用結(jié)構(gòu)化導(dǎo)電模板與涂覆有聚合物薄膜的導(dǎo)電襯底作為對(duì)電極，形成誘導(dǎo)模板/空氣/聚合物/導(dǎo)電襯底的多層結(jié)構(gòu)。電極對(duì)之間施加電壓后，因模板結(jié)構(gòu)的調(diào)制，在空氣-聚合物界面處形成隨空間位置變化的電場(chǎng)。這種“空間調(diào)制電場(chǎng)”產(chǎn)生的 Maxwell 應(yīng)力張量驅(qū)動(dòng)聚合物朝向誘導(dǎo)模板運(yùn)動(dòng)，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結(jié)構(gòu)。
數(shù)值模擬：針對(duì)目前線性穩(wěn)定分析方法在空間調(diào)制電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形方面的不適用性，本章兼顧微納米尺度效應(yīng)，建立了基于電流體動(dòng)力學(xué)的兩相流動(dòng)力學(xué)模型，并從力學(xué)分析角度出發(fā)研究了聚合物在空間調(diào)制電場(chǎng)作用下的流動(dòng)成形機(jī)理，探討了成形過(guò)程中電場(chǎng)與聚合物流場(chǎng)間的耦合關(guān)系，深入理解空間調(diào)制電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形的本質(zhì)原因。
兩相流動(dòng)力學(xué)模型 ：由于聚合物復(fù)形過(guò)程中誘導(dǎo)模板與導(dǎo)電襯底的固定性，聚合物誘導(dǎo)流變過(guò)程的動(dòng)態(tài)演變可歸結(jié)于外加電場(chǎng)作用下聚合物氣液界面的動(dòng)態(tài)追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態(tài)。在描述空間調(diào)制電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變行為中，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題為：（1）電場(chǎng)與流場(chǎng)的耦合，即電場(chǎng)如何對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生作用力，流場(chǎng)如何影響電場(chǎng)分布；（2）準(zhǔn)確的追蹤氣液界面，即如何展現(xiàn)電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
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