結(jié)構(gòu)性能的案例
評(píng)估電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)性能
設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)以提高結(jié)構(gòu)性能
電動(dòng)汽車(chē)制造商在保持輕量化設(shè)計(jì)的同時(shí)，要優(yōu)化驅(qū)動(dòng)范圍面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。充電后，電動(dòng)汽車(chē)通常有望提供200英里或200英里以上的續(xù)航里程，至少需要70-80 kW-h的電能。這種口徑的電池系統(tǒng)通常重達(dá)500公斤或更多。雖然增加電池續(xù)航力和減少車(chē)輛重量似乎是相互沖突的目標(biāo)，但可以通過(guò)車(chē)輛結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化來(lái)設(shè)計(jì)電池組周?chē)谋Ｗo(hù)結(jié)構(gòu)。
制造商正在探索可折疊的多功能電池組結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)最佳的行駛里程/車(chē)輛重量平衡。通過(guò)用吸收能量的電池組組件和外殼代替底盤(pán)中的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，制造商可以管理車(chē)輛的重量要求并提高其效率和續(xù)航里程。電池盒外殼應(yīng)在發(fā)生碰撞事件時(shí)成為負(fù)載路徑的一部分。因此，至關(guān)重要的是，外殼的設(shè)計(jì)不會(huì)對(duì)車(chē)輛的耐撞性產(chǎn)生不利影響，也不會(huì)增加電池在碰撞中損壞或?qū)Τ藛T造成傷害的可能性。
傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)人員避免將電池組放置在車(chē)輛前部附近。車(chē)輛的前部專(zhuān)門(mén)用于能量消耗和負(fù)載路徑管理，以實(shí)現(xiàn)正面碰撞安全，這是車(chē)輛碰撞中最常見(jiàn)的碰撞方式。因此，電池組通常沒(méi)有被設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)部件。然而，最近，車(chē)輛制造商現(xiàn)在正在考慮將電池組的結(jié)構(gòu)接合作為正面和傾斜沖擊期間能量耗散的一部分。我們?cè)贓xponent的團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)進(jìn)行仿真和測(cè)試來(lái)評(píng)估電池組和外殼設(shè)計(jì)以及在各種撞擊情況下的放置情況，從而幫助實(shí)現(xiàn)提高車(chē)輛性能和耐用性以及在不同碰撞模式下保護(hù)乘員的總體目標(biāo)。
評(píng)估電動(dòng)汽車(chē)的耐撞性和結(jié)構(gòu)性能
電動(dòng)汽車(chē)的安全預(yù)防措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)（FMVSS）。多年以來(lái)，測(cè)試已經(jīng)發(fā)展到包括碰撞后檢查，以檢查是否將高電壓從機(jī)箱中隔離出來(lái)，揮發(fā)性氣體的泄漏以及系統(tǒng)的物理?yè)p壞。
展開(kāi) 關(guān)于砌體結(jié)構(gòu)的整體抗震性能分析
2 已有設(shè)計(jì)方法的缺陷
結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法先后經(jīng)歷了基于力、基于位移、基于能量與基于性能的設(shè)計(jì)方法[6 - 9]，基于力的設(shè)計(jì)方法假設(shè)結(jié)構(gòu)為剛體，無(wú)法考慮結(jié)構(gòu)的塑性變形; 基于位移的設(shè)計(jì)方法通過(guò)控制結(jié)構(gòu)變形把我結(jié)構(gòu)的抗震性能，此方法無(wú)法反應(yīng)結(jié)構(gòu)的累積破壞; 基于能量的設(shè)計(jì)方法認(rèn)為地震作用實(shí)際上能量輸入，通過(guò)控制結(jié)構(gòu)耗能能力調(diào)整結(jié)構(gòu)抗震性能，但無(wú)法考慮某次結(jié)構(gòu)的較大位移變形造成的結(jié)構(gòu)破壞; 基于性能的設(shè)計(jì)方法目標(biāo)在于依據(jù)結(jié)構(gòu)重要性與使用功能使得不同的結(jié)構(gòu)有不同的抗震能力，我國(guó)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)計(jì)理念就體現(xiàn)了基于性能的設(shè)計(jì)思想，使得結(jié)構(gòu)在小震下不發(fā)生破壞，中震下可以修復(fù)，大震下不發(fā)生倒塌，但目前國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范大多仍停留在基于位移的設(shè)計(jì)方法上，基于性能的設(shè)計(jì)方法也是基于位移的設(shè)計(jì)的方法，均無(wú)法考慮結(jié)構(gòu)累積破壞。因此，需要更合理的設(shè)計(jì)方法，基于損失的設(shè)計(jì)方法，綜合考慮結(jié)構(gòu)的變形能力與累積損失，將結(jié)構(gòu)變形與耗能能力加權(quán)組合，提出適用于結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)控制指標(biāo)調(diào)整結(jié)構(gòu)抗震性能。
3 改進(jìn)措施
唐山大地震之后，大量砌體結(jié)構(gòu)受到毀滅性破壞，引起了研究人員和設(shè)計(jì)人員的高度關(guān)注，提出了通過(guò)增設(shè)圈梁與構(gòu)造柱提高結(jié)構(gòu)整體性的措施。隨后的國(guó)內(nèi)地震資料顯示，增設(shè)圈梁與構(gòu)造柱確實(shí)一定程度提高砌體結(jié)構(gòu)的整體性，但仍會(huì)造成造成結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損，結(jié)構(gòu)整體性將無(wú)法保證，因此仍需對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的整體性進(jìn)行加強(qiáng)。
( 1) 計(jì)算問(wèn)題。目前砌體墻片計(jì)算僅考慮平面內(nèi)抗彎，不能反映出墻片的平面外抗彎與穩(wěn)定性的情況，很多震害資料顯示，造成砌體結(jié)構(gòu)縱橫墻破壞與倒塌的原因很大程度是由于墻片在平面的穩(wěn)定性與抗傾覆能力較差，在地震作用下外閃所導(dǎo)致的。因此，需通過(guò)構(gòu)造措施加強(qiáng)縱橫墻的連接、設(shè)置水平配筋帶等措施需要提高砌體結(jié)構(gòu)平面外穩(wěn)定性與抗傾覆能力。
展開(kāi) 南開(kāi)大學(xué)孫平川研究員：熱可逆交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)與性能研究
具有可再加工和自修復(fù)能力的高性能交聯(lián)聚合物材料及其結(jié)構(gòu)性能關(guān)系研究一直是高分子科學(xué)中備受關(guān)注的研究課題。環(huán)氧樹(shù)脂作為一種常見(jiàn)的典型熱固性聚合物具有許多優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但其交聯(lián)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致它難以再加工循環(huán)利用。近年來(lái)通過(guò)引入Diels-Alder(DA)鍵等可逆共價(jià)鍵，文獻(xiàn)報(bào)道了多種具有熱修復(fù)和再加工能力、以及具有形狀記憶性質(zhì)的熱可逆交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂的制備與應(yīng)用，但其微觀(guān)的動(dòng)態(tài)交聯(lián)結(jié)構(gòu)與宏觀(guān)性能關(guān)系的研究很少報(bào)道。為了闡明熱可逆交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂中微觀(guān)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院孫平川研究員在《高分子學(xué)報(bào)》2018年第7期“何炳林先生誕辰100周年紀(jì)念”專(zhuān)輯發(fā)表的論文中采用熱分析、13C變溫原位固體核磁共振技術(shù)和力學(xué)性能測(cè)試等多種表征技術(shù)，詳細(xì)研究了該熱可逆交聯(lián)聚合物中的熱可逆轉(zhuǎn)變過(guò)程、動(dòng)態(tài)交聯(lián)化學(xué)鍵演化以及交聯(lián)度對(duì)力學(xué)性能的影響。
通過(guò)DSC和DMA等熱分析研究結(jié)果表明，可逆共價(jià)鍵的化學(xué)交聯(lián)作用提高了材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，隨著交聯(lián)度的增大，熱可逆共價(jià)鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及玻璃化轉(zhuǎn)變協(xié)同作用導(dǎo)致材料軟化溫度顯著提高，進(jìn)而提高了材料的耐熱性。通過(guò)變溫13C直接極化(DP)和交叉極化(CP)兩種不同的固體NMR實(shí)驗(yàn)技術(shù)原位監(jiān)測(cè)了DA/retro-DA反應(yīng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)該熱可逆交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂中DA反應(yīng)形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以在高溫解交聯(lián)，生成呋喃與馬來(lái)酰亞胺小分子化合物，而低溫時(shí)呋喃與馬來(lái)酰亞胺化合物又再次反應(yīng)得到DA加成結(jié)構(gòu)，進(jìn)而從分子水平上為材料的熱可逆交聯(lián)特性提供了關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。而原樣品和溶液法再加工樣品的力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可逆交聯(lián)DA反應(yīng)不但使樣品具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，而且使交聯(lián)聚合物具有了很好的再加工能力。
展開(kāi) 基于SimSolid的燃料電池自卸車(chē)結(jié)構(gòu)性能分析
基于SimSolid的燃料電池自卸車(chē)結(jié)構(gòu)性能分析.pdf
基于COMSOL的三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁隔聲性能研究
摘 要：泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)因其優(yōu)良的物理性能被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，為研究不同材料組合對(duì)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁隔聲性能的影響，利用COMSOL有限元軟件對(duì)純泡沫鋁和三種常見(jiàn)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁三維幾何模型進(jìn)行建模，并對(duì)其傳遞損失進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算。分析了不同材料組合對(duì)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁隔聲性能的影響。結(jié)果表明：(1)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁的隔聲性能要優(yōu)于純泡沫鋁，尤其在高頻段(2)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁傳遞損失存在周期性規(guī)律，即傳遞損失在低頻段先增后減、中頻段先減后增、高頻段逐漸增大的趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：COMSOL;復(fù)合結(jié)構(gòu);泡沫鋁;傳遞損失;
泡沫鋁是一種輕質(zhì)多孔金屬材料，在其鋁基體中含有不計(jì)其數(shù)的氣泡[1],且同時(shí)呈現(xiàn)出金屬相氣泡特征，是一種應(yīng)用前景十分廣闊的物理功能性材料。由于泡沫鋁具有輕質(zhì)、高比剛度、高比強(qiáng)度、吸聲隔熱、阻尼減震、電池屏蔽等特點(diǎn)，在航空航天、高速芯片，建筑材料中均有十分重要的應(yīng)用。由于具有優(yōu)良的物理性能，近些年泡沫鋁材料又逐漸進(jìn)入汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域。泡沫鋁經(jīng)典應(yīng)用之一就是泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)[2],由于綜合了泡沫鋁和金屬板件的性能，這種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好，得到了廣泛的應(yīng)用。但隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，在整個(gè)汽車(chē)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或選購(gòu)的過(guò)程中，人們對(duì)于乘坐過(guò)程中的舒適性有了更高的要求。徐平等[3]通過(guò)有限元仿真方法研究了泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)救生艙的隔聲性能；唐振正和崔承勛[4]研究了不同復(fù)合板密度和厚度對(duì)其復(fù)合結(jié)構(gòu)的隔聲性能影響；梁李斯等[5]研究了打孔泡沫鋁和打孔鋁板組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸聲性能。可見(jiàn)近年來(lái)關(guān)于分析泡沫鋁三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能方面的研究較少，比如將泡沫鋁和鋁合金或碳纖維復(fù)合材料等結(jié)合，可以一定程度上加強(qiáng)泡沫鋁和其他材料之間的結(jié)合力，強(qiáng)化各材料的性能特點(diǎn)。
展開(kāi) 哥廷根大學(xué)張凱教授課題組《Small》：兼具可調(diào)結(jié)構(gòu)色和力學(xué)性能的三維中空結(jié)構(gòu)材料
然而，這些技術(shù)通常僅限于制備1D/2D結(jié)構(gòu)（纖維或薄膜）。雖然已經(jīng)證明了3D/4D打印可以獲得兼具復(fù)雜結(jié)構(gòu)和有序CNC的潛力，但這種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)通常具有非連續(xù)表面，尤其是在垂直方向上。此外，這些技術(shù)中的許多參數(shù)會(huì)影響CNC在三維成型結(jié)構(gòu)中的排列，例如ink的固有流變性/粘度、剪切速率、噴嘴幾何形狀和凝固劑的選擇。另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是結(jié)構(gòu)體的力學(xué)性能，在含有CNC的三維復(fù)合材料中，有序排列的CNC如何發(fā)揮作用？是否還有其他影響因素？
圖1 含有CNC的類(lèi)雙曲面3D結(jié)構(gòu)的制備過(guò)程。
近日，德國(guó)哥廷根大學(xué)張凱教授課題組通過(guò)“拉伸-松弛-干燥”動(dòng)態(tài)共價(jià)水凝膠的方式制備了具有類(lèi)似雙曲面的中空三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)（圖1）。這種方法的特點(diǎn)是CNC在里面是有取向的，且曲面具有連續(xù)性：基于機(jī)械拉伸和空氣干燥過(guò)程，動(dòng)態(tài)水凝膠中的CNC可以單軸排列；除了力學(xué)增強(qiáng)之外，還提供額外的光學(xué)雙折射現(xiàn)象（圖2）；所獲得的類(lèi)雙曲面結(jié)構(gòu)參數(shù)可由原始水凝膠的形態(tài)和機(jī)械拉伸的條件控制；類(lèi)雙曲面結(jié)構(gòu)的表面可以通過(guò)空氣干燥過(guò)程進(jìn)一步優(yōu)化，從而獲得光滑、連續(xù)和彎曲的表面。更為重要的是，研究發(fā)現(xiàn)這種3D形狀結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能不僅依賴(lài)于CNC的有序排列，而且與結(jié)構(gòu)固有的幾何形狀有很大關(guān)系（圖3）。這些結(jié)果將為設(shè)計(jì)和制造具有固定形態(tài)、力學(xué)性能和功能的先進(jìn)材料提供新的視角。
圖2 類(lèi)雙曲面3D結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)。
展開(kāi) 熱塑性彈性體SEBS結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)
SEBS結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)
SEBS是苯乙烯（S）-乙烯（E)/丁烯（B)-苯乙烯（S）構(gòu)成嵌段共聚物，它將聚苯乙烯的熱塑性特征和乙烯-丁烯共聚物的彈性體特征結(jié)合在同一聚合物中，其分子構(gòu)型為A-B-A型的三嵌段共聚物（圖1，圖2）。
圖1 SEBS的三嵌段構(gòu)型
具有這樣的三嵌段構(gòu)型的SEBS的基本性能特征為：在常溫下聚苯乙烯嵌段硬而強(qiáng)，與中間的彈性體嵌段不相容，呈相分離狀態(tài)；聚苯乙烯嵌段形成相區(qū)分散于彈性基體相中，并將彈性體嵌段鎖接成物理交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。這種以彈性體為連續(xù)相，聚苯乙烯為分散相的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予了SEBS 與傳統(tǒng)硫化橡膠相似的彈性體性能。
圖2 SEBS的相區(qū)結(jié)構(gòu)
當(dāng)SEBS受熱，溫度超過(guò)聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，聚苯乙烯相軟化，在剪切下發(fā)生流動(dòng)而可以進(jìn)行加工；當(dāng)模塑成型的制品冷卻后，聚苯乙烯相區(qū)變硬并具有強(qiáng)度。SEBS的這種可逆的物理交聯(lián)過(guò)程是其最重要的特性。
SEBS很少單獨(dú)使用，一般都會(huì)與其他材料，如，熱塑性塑料、樹(shù)脂、填料、助劑等進(jìn)行配混而得到所需的性能，如流動(dòng)性、硬度、顏色、透明性和柔韌性。SEBS為基礎(chǔ)的熱塑性彈性體的硬度可調(diào)范圍很寬從邵氏A 0-D50。同時(shí)SEBS為基礎(chǔ)的熱塑性彈性體有良好著色性能。此外，由于SEBS中彈性體嵌段已完全氫化，因此SEBS具有優(yōu)良的耐老化性并能在高溫下進(jìn)行加工.
展開(kāi) .: 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
【引言】
晶態(tài)材料的力學(xué)性能可以通過(guò)引入溶質(zhì)原子、位錯(cuò)、孿晶和晶界等晶體缺陷，用固溶強(qiáng)化、Taylor應(yīng)變強(qiáng)化和Hall-Petch晶界強(qiáng)化模型來(lái)定量描述。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(guān)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(guān)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。
展開(kāi) 空中爆載荷作用下復(fù)合材料泡沫夾芯板結(jié)構(gòu)抗爆性能分析
空中爆載荷作用下復(fù)合材料泡沫夾芯板結(jié)構(gòu)抗爆性能分析
作者：三木先生
1研究背景和意義：
在現(xiàn)代反恐戰(zhàn)爭(zhēng)中，軍用汽車(chē)經(jīng)常會(huì)遭遇炸彈、炮彈、手榴彈或航彈等爆炸性武器的襲擊。爆炸是一種非常迅速的能量釋放過(guò)程，其發(fā)生時(shí)爆炸物質(zhì)能在有限的空間和極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高壓的化學(xué)反應(yīng)，并釋放出大量的能量和熱量沖擊作用到結(jié)構(gòu)上。
隨著反裝甲武器裝備技術(shù)的發(fā)展，變得越來(lái)越精致，威力也越來(lái)越大，因此，采用一些新結(jié)構(gòu)或新技術(shù)提高軍車(chē)的防爆性，減小對(duì)士兵的傷害已成為軍用車(chē)輛研究的重要組成部分。
“三明治”夾層結(jié)構(gòu)是一種典型的裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)，其由不同材料相互組合而成，并通過(guò)利用各個(gè)組分的性能特點(diǎn)達(dá)到整個(gè)結(jié)構(gòu)性能最佳。按照所含芯體種類(lèi)的不同，夾層結(jié)構(gòu)大致可以分為五類(lèi)：泡沫夾層、蜂窩夾層、波紋板夾層、點(diǎn)陣夾層和混合夾層結(jié)構(gòu)，目前，常用的泡沫材料有開(kāi)孔金屬泡沫、閉孔金屬泡沫、硬質(zhì)聚醋泡沫等。與聚酷泡沫相比，金屬泡沫的剛度更高，使用溫度范圍更廣，并且具有較強(qiáng)的抗有機(jī)溶劑能力，因此受到人們的廣泛關(guān)注。
本文釆用適合求解爆炸、沖擊等強(qiáng)非線(xiàn)性動(dòng)力問(wèn)題的顯式有限元分析軟件LS-DYNA,研究空爆載荷作用下泡沫夾心結(jié)構(gòu)的抗爆性能
2數(shù)值模型：
2.1 爆炸載荷仿真
根據(jù)爆炸點(diǎn)的位置不同，爆炸可以分為自由空中爆炸、近地面空中爆炸、地表面爆炸三種。本文研究的夾芯板主要考慮應(yīng)用在軍用裝甲車(chē)的底盤(pán)上，因此爆炸類(lèi)型選為地表面爆炸。目前，對(duì)爆炸問(wèn)題的仿真研究多采用流固耦合方法，即ALE算法，但由于爆炸過(guò)程比較復(fù)雜，而算法需要同時(shí)建立空氣和炸藥網(wǎng)格，計(jì)算爆炸問(wèn)題需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，并且占用大量的存儲(chǔ)空間。CONWEP方法一種可以高效計(jì)算爆炸荷載的算法，LOAD_BLAST關(guān)鍵字將其內(nèi)嵌于軟件中，用戶(hù)可通過(guò)設(shè)置當(dāng)量、炸點(diǎn)位置、起爆時(shí)間、單位制和爆炸類(lèi)型直接對(duì)殼結(jié)構(gòu)施加爆炸荷載。
展開(kāi) 加勁肋對(duì)單管塔結(jié)構(gòu)抗震性能影響
1 .研究背景
隨著我國(guó)信息化進(jìn)程加快，移動(dòng)通訊基站建設(shè)數(shù)量也越來(lái)越多，因?yàn)閱嗡?em>結(jié)構(gòu)架設(shè)方便、適應(yīng)性強(qiáng)，因此在4G、5G基站建設(shè)中此類(lèi)結(jié)構(gòu)形式被頻繁使用。此類(lèi)單塔筒結(jié)構(gòu)屬于高聳薄壁結(jié)構(gòu)，其徑厚比可超過(guò)100，被稱(chēng)作大徑厚比結(jié)構(gòu)[1]。此類(lèi)結(jié)構(gòu)在地震等往復(fù)荷載作用下極易發(fā)生屈曲破壞，造成倒塌，引起局域網(wǎng)絡(luò)中斷。為了保證高聳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通常在塔筒底部設(shè)置加勁肋，對(duì)于此類(lèi)結(jié)構(gòu)底部加勁肋的抗震性能，規(guī)范《YD 5131-2005 移動(dòng)通信塔桅設(shè)計(jì)》中只從構(gòu)造角度進(jìn)行了規(guī)定，并未對(duì)其耗能性能進(jìn)行說(shuō)明。本文選取某單塔筒式通訊信號(hào)塔為研究對(duì)象，如圖1所示。為研究加勁肋設(shè)置對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，選取結(jié)構(gòu)底部10m范圍內(nèi)的區(qū)段為研究對(duì)象，鋼材為Q345鋼。
2.有限元模型建立
為研究不同加勁肋設(shè)置形式對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，分別建立無(wú)加勁肋結(jié)構(gòu)，三角形加勁肋及梯形加勁肋結(jié)構(gòu)形式，加勁肋個(gè)數(shù)為0個(gè)、4個(gè)、6個(gè)。其建立有限元模型時(shí)，筒體、法蘭及加勁肋均采用C3D8R實(shí)體單元，材料模型按照《道路橋示方書(shū) V 耐震設(shè)計(jì)篇》給出的雙折線(xiàn)模型計(jì)算，鋼材彈性模量E=200GPa，屈服強(qiáng)度f(wàn)y=345MPa，極限強(qiáng)度f(wàn)u=490MPa，強(qiáng)化剛度取初始剛度的1%，有限元模型如圖2所示。
加載方式的確定
擬靜力實(shí)驗(yàn)加載制度參照文獻(xiàn)“小野潔，藪本篤，秋山充良，大西宵平，白戸真大，西村宣男，軸圧縮力と1方向正負(fù)交番曲げを受ける スパイラル鋼管の耐震性能とその評(píng)価法[J]，土木學(xué)會(huì)論文集F Vol.66 No.2,301-318,2010.6”及《建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程 JGJT101-2015》確定，其中結(jié)構(gòu)屈服位移按照公式下列公式計(jì)算。
展開(kāi) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化在車(chē)身剛度性能優(yōu)化中的應(yīng)用
車(chē)身由大量的部件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件也十分復(fù)雜。主要的工作載荷包括：驅(qū)動(dòng)慣性力，制動(dòng)慣性力，轉(zhuǎn)向慣性力，不平路面激勵(lì)力和動(dòng)力結(jié)構(gòu)載荷等等。如果車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剛度設(shè)計(jì)不足，則車(chē)身的振動(dòng)頻率會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)連接的強(qiáng)度失效（產(chǎn)生塑性變形），進(jìn)而導(dǎo)致車(chē)門(mén)、窗框、背門(mén)框等變形過(guò)大。最終導(dǎo)致車(chē)門(mén)卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問(wèn)題。分析車(chē)身的剛度，改進(jìn)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高車(chē)體剛度是非常重要。
車(chē)身性能開(kāi)發(fā)金字塔的最底層是消費(fèi)者最易感知的性能，即操穩(wěn)性能，而操穩(wěn)性能直接相關(guān)的就是車(chē)身的整體剛度性能。（車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度、區(qū)域剛度是和車(chē)身操穩(wěn)性能相關(guān)的，因此車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度的性能目標(biāo)應(yīng)該滿(mǎn)足操穩(wěn)性能要求，也應(yīng)該由操穩(wěn)性能需求來(lái)定義。）
通常更高的車(chē)身剛度性能對(duì)于操穩(wěn)、NVH、耐久性能是有益的，那是不是說(shuō)為了提升上述相關(guān)性能可以過(guò)度提高剛度性能呢？當(dāng)然不是，剛度性能提升是要滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，即通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)提升材料有效利用率，而不是靠粗暴地堆疊材料來(lái)提升剛度性能。在提升剛度性能時(shí)還要考慮輕量化要求，只有通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)才能夠在滿(mǎn)足剛度性能要求時(shí)，同時(shí)滿(mǎn)足動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性的要求。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化等方法在優(yōu)化車(chē)身性能中具有非常重要的作用。拓?fù)鋬?yōu)化可以合理優(yōu)化材料分布，識(shí)別車(chē)身結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)。形狀優(yōu)化進(jìn)一步優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)形狀提升材料效率。
以上包括本田、雷諾、沃爾沃、標(biāo)志、尼桑、寶馬、雷克薩斯、斯柯達(dá)、歐寶等車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中拓?fù)鋬?yōu)化在結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化中的案例。
實(shí)際案例：
拓?fù)鋬?yōu)化：
針對(duì)車(chē)身后端包括C、D柱、dog leg區(qū)域進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析，識(shí)別結(jié)構(gòu)弱區(qū)域。
展開(kāi) 
3D打印點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)：材料疲勞容限設(shè)計(jì)與制造的力學(xué)性能綜述
近日，來(lái)自挪威科技大學(xué)和意大利特倫托大學(xué)的研究學(xué)者發(fā)表頂刊綜述文章，討論了迄今為止在改善金屬3D打印點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)疲勞性能方面的進(jìn)展，為全面理解晶格結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵特征做出了貢獻(xiàn)，填補(bǔ)了疲勞如何嚴(yán)重降低整體結(jié)構(gòu)完整性的空白。
先進(jìn)制造工藝的快速發(fā)展使超材料晶格結(jié)構(gòu)的制造成為可能。這些輕量化、高性能的結(jié)構(gòu)已迅速在幾個(gè)主要工業(yè)領(lǐng)域獲得應(yīng)用，其全面使用只是時(shí)間問(wèn)題。加速這一應(yīng)用就必須對(duì)其相關(guān)參數(shù)有一個(gè)清晰的了解，并開(kāi)發(fā)先進(jìn)的方法來(lái)評(píng)估其機(jī)械性能及其在不同載荷條件下的失效機(jī)制。
事實(shí)上，晶格結(jié)構(gòu)的性能深受工藝缺陷的影響。很多人只看到它具有輕量化、剛度和強(qiáng)度等綜合性能，但對(duì)疲勞性能卻關(guān)注甚少。疲勞始終是絕大多數(shù)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的主要退化機(jī)制，尤其是在高溫（蠕變疲勞）或不利環(huán)境（腐蝕疲勞）下。與剛度和強(qiáng)度的整體特性不同，過(guò)早疲勞失效是由局部因素驅(qū)動(dòng)的，如缺陷、微觀(guān)結(jié)構(gòu)、表面粗糙度等。
展開(kāi) 這結(jié)構(gòu)，太漂亮了！研究海星，登上Science封面！ 附多孔固體結(jié)構(gòu)與性能第2版下載
聽(tīng)小骨金剛石-TPMS微晶格的力學(xué)性能。
綜上所述，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究多節(jié)海星的生物礦化骨骼，發(fā)現(xiàn)了一種天然陶瓷的雙尺度微晶格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有原子級(jí)方解石（即碳酸鈣的穩(wěn)定形態(tài)）和微米級(jí)金剛石三重周期性最小表面（金剛石-TPMS）幾何形狀，以及晶格級(jí)結(jié)構(gòu)梯度和原子級(jí)位錯(cuò)缺陷。這種獨(dú)特的雙尺度微晶格提供了多種有效策略包括晶體共取向、晶格幾何梯度和通過(guò)微晶格位錯(cuò)抑制解理斷裂，來(lái)實(shí)現(xiàn)高剛度、強(qiáng)度和損傷容限。該工作為開(kāi)發(fā)高性能輕質(zhì)且高強(qiáng)度的陶瓷復(fù)合材料帶來(lái)了曙光。
下載地址：多孔固體結(jié)構(gòu)與性能第2版
展開(kāi) Rev.重磅: 分析科學(xué)中介孔材料結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的新見(jiàn)解！
雖然介孔材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與分析方法的性能之間存在密切聯(lián)系，但在設(shè)計(jì)基于介孔材料的分析傳感系統(tǒng)時(shí)，由于不同的結(jié)構(gòu)性質(zhì)之間對(duì)分析性能的優(yōu)化可能存在不相容的問(wèn)題，因此需要考慮許多因素。例如，孔徑的增加可以促進(jìn)分子擴(kuò)散，使這樣的傳感系統(tǒng)具有更短的響應(yīng)或再生時(shí)間。而由孔徑增加不可避免地引起比表面積的減少，導(dǎo)致表面活性位點(diǎn)的減少，從而降低檢測(cè)靈敏度。在優(yōu)化基于介孔材料的分析檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該考慮介孔材料結(jié)構(gòu)與性能之間的平衡，來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性能優(yōu)化結(jié)果。另一方面，在過(guò)去的幾十年中僅是定性研究了結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)分析性能的影響，未來(lái)需要進(jìn)行更多的結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)分析性能影響定量研究。介孔材料分析應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展需要材料科學(xué)家和分析化學(xué)家的密切合作，實(shí)現(xiàn)具有良好的選擇性、高靈敏度、快速響應(yīng)、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、易于再生和低成本的基于介孔材料的分析傳感系統(tǒng)。
來(lái)源：材料人
展開(kāi) 基于宏觀(guān)斷裂力學(xué)的CFRP薄壁結(jié)構(gòu)耐撞性能研究及應(yīng)用
宏觀(guān)力學(xué)分析方法能夠很好地模擬復(fù)合材料的力學(xué)性能，為了充分發(fā)揮復(fù)合材料的潛在價(jià)值，需要對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能進(jìn)行深入研究。在工程實(shí)際應(yīng)用中，需要準(zhǔn)確評(píng)估復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能，評(píng)估方法往往通過(guò)斷裂和裂紋擴(kuò)展分析對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)大量試驗(yàn)來(lái)觀(guān)察復(fù)合材料的損傷形式，從而建立更加準(zhǔn)確的強(qiáng)度損傷準(zhǔn)則來(lái)預(yù)測(cè)復(fù)合材料的損傷行為。
本文研究對(duì)象為單向碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其強(qiáng)度和彈性模量相對(duì)于單一材料增強(qiáng)了數(shù)倍。此外，單向碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比于編織復(fù)合材料，其在單一方向上具有更好的力學(xué)特性，同時(shí)其制備技術(shù)更加成熟且成本較低。首先，介紹宏觀(guān)斷裂力學(xué)的損傷演化損傷準(zhǔn)則，再?gòu)暮暧^(guān)角度出發(fā)，根據(jù)纖維和基體的損傷狀態(tài)變量，計(jì)算出CFRP宏觀(guān)結(jié)構(gòu)件的宏觀(guān)損傷狀態(tài)變量，并實(shí)時(shí)更新宏觀(guān)損傷剛度矩陣。然后，從耐撞性能指標(biāo)和變形模式角度出發(fā)，通過(guò)CFRP薄壁圓管軸向壓潰試驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證宏觀(guān)斷裂力學(xué)研究方法的準(zhǔn)確性。最后，將經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的復(fù)合材料漸進(jìn)失效模型應(yīng)用在汽車(chē)前縱梁吸能部件中，從耐撞性能指標(biāo)和輕量化角度出發(fā)，通過(guò)數(shù)值仿真分析方法，與傳統(tǒng)汽車(chē)前縱梁結(jié)構(gòu)件的性能進(jìn)行對(duì)比。
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宏觀(guān)斷裂力學(xué)本構(gòu)模型
單向CFRP是橫觀(guān)各向同性材料，即纖維方向的力學(xué)特性遠(yuǎn)強(qiáng)于基體和厚度方向，且基體和厚度方向具有相同的力學(xué)特性。在宏觀(guān)斷裂力學(xué)研究中，復(fù)合材料的損傷本構(gòu)關(guān)系如式（1）所示［12］。
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結(jié)構(gòu)性能結(jié)構(gòu)性能監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)性能方面仿真分析及磁場(chǎng)性能方面仿真分析結(jié)構(gòu)性能方面（靜態(tài)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、頻響、隨機(jī)振動(dòng)及拓?fù)鋬?yōu)化）高性能結(jié)構(gòu)材料高性能結(jié)構(gòu)構(gòu)件 高性能計(jì)算結(jié)構(gòu)仿真水工結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)仿真高性能計(jì)算電力電子測(cè)控與儀器結(jié)構(gòu)仿真高性能多孔結(jié)構(gòu)性能聚合物的結(jié)構(gòu)與性能聚合物結(jié)構(gòu)與性能金屬材料結(jié)構(gòu)與性能微結(jié)構(gòu)、性能與材料
