如今生成设计算法最常见的用途是结构优化:用最少的材料创建具有足够强度、刚度和抗疲劳性的零件。只要重量是首要考虑因素,此类应用就很常见,例如手持工具(以改善人体工程学)、运动器材(以提高性能)、车辆和飞机(以减少燃油消耗或增加有效载荷)的内部结构部件的设计,或任何运输重量是重要成本驱动因素的产品。当材料是主要成本驱动因素时,从成本和可持续性角度来看,更高的结构效率可以带来大量节省。
在实践中应用材料时,注意力不可避免地关注他们对使用寿命的抵抗。在必须研究疲劳性抗性时,许多应用都会承受疲劳负荷。这通常需要进行各种实验测试。但是,这种实验是昂贵且耗时的,因此,它也值得开发有能力的模型来模拟资源密集型测试,并开发改进的Maperials及其制造过程Holopainen and Barriere(2018); Bennett和Horike(2018); Barriere等。(2019,2021); Zirak和Tcharkhtchi(2023)。开发先进的,现实的疲劳模型以及抗疲劳材料需要深入了解材料的微机械行为。著名的con-
摘要:过渡金属复合物中的热诱导的自旋横断现象是熵驱动的过程,已通过量热法进行了广泛的研究。然而,与分子自旋态切换相关的过量热容量从未在实际应用中探索。在本文中,我们通过实验评估了由自旋杂交膜引起的热阻尼效应,对金属微管的瞬时加热响应,并由电流脉冲加热。由于分子膜的自旋态切换,在数十微秒的时间尺度上,电线温度的阻尼最高可达10%。我们展示了快速的热充电动力学和可忽略不计的疲劳性,与自旋跃迁的固体性质一起,它似乎是在功能设备中实现热能管理应用的有前途的特征。
在职业生活中,在令人疲劳的体力工作任务之间执行认知工作任务可能有助于恢复和减轻压力,而不会损失生产性工作时间。这种交替的时间模式可能是恢复效果的决定因素,影响压力和疲劳;认知任务 (CT) 的难度也可能是一个决定因素。本研究的目的是确定重复性体力任务和不同难度的 CT 之间交替的时间模式在多大程度上影响感知疲劳性、表现疲劳性、压力相关结果和表现。15 名女性进行了四次工作会议,包括 110 分钟的重复性体力任务(移液),与 CT(n-back)交替。会议在周期时间(短:7 + 3 分钟 vs. 长:14 + 6 分钟)和 CT 难度(CTdiff;容易 vs. 困难)方面有所不同。疲劳是通过记录工作前后肩部抬高和握手的最大自主收缩力、工作期间右斜方肌和右前臂伸肌的肌电图 (EMG) 以及整个工作过程中对疲劳和疼痛的重复自我评价来评估的。压力通过心电图 (心率变异性)、唾液淀粉酶和自我报告来评估。所有方案中的感知疲劳都随着时间的推移而显著增加,且长周期比短周期条件下增加得更多。在任何条件下,EMG 活动都不会随着时间的推移而显著增加。无论时间模式如何,客观和主观指标均未表明压力会随着时间的推移而增加。在所有条件下,移液性能都保持稳定。认知表现(以正确阳性和假阳性答案的比例来衡量)在 CTdiff 水平之间有所不同,但随着时间的推移保持稳定,时间模式之间没有显着差异。综上所述,任务交替的时间模式在一定程度上影响疲劳,但对压力指标或绩效没有明显影响。因此,在设计体力和认知工作交替的轮岗时,应考虑交替的时间模式,以最大限度地减少疲劳。
纤维金属层压板 (FML) 是一大类组合粘合结构,由粘合有纤维增强聚合物层的薄金属板组成 [1]。FML 的混合概念因其出色的抗疲劳性以及抗冲击、耐腐蚀等其他优异的机械特性而闻名。FML 的一种变体 Glare 由交替粘合在一起的薄铝板和玻璃纤维环氧层制成,已在空客 A380 上大规模用作机身蒙皮和尾翼前缘蒙皮材料。与单片金属板相比,FML 的优异疲劳性能归因于完整纤维在疲劳裂纹尖端后提供的桥接机制,如图所示。1。抗疲劳纤维保持完整,并抑制金属层中裂纹的张开,从而使载荷从开裂的金属层转移到桥接纤维。这种桥接机制显著增强了金属层对疲劳裂纹扩展的抵抗力,因为它降低了裂纹尖端的应力严重程度。同时,由于开裂的金属层和桥接纤维之间以剪切形式循环传递载荷,在复合材料/金属界面处发生分层,这是 FML 中的一种伴随失效机制 [2] 。FML 中显著改善的抗疲劳性和失效机制非常具有代表性,是广泛应用于各个工程领域的一般组合胶接结构中的代表。组合粘合结构提供的定制裂纹延迟功能通常用于航空航天工业的安全关键结构 [4,5] 。冗余负载路径和损伤阻止功能,例如机身撕裂带、疲劳裂纹延迟器 [6,7] 和裂纹阻止器 [8] ,最好通过粘合剂粘合到蒙皮板上,以减缓疲劳裂纹扩展,并允许定期检查以检测疲劳裂纹。组合结构的这些功能与适航法规推荐的损伤容限设计理念相得益彰。通常采用粘合技术而不是机械紧固来向蒙皮板添加额外的负载路径,以避免与紧固过程相关的应力集中和高成本 [5] 。粘合剂粘接解决方案还提供了隔离特定结构元件损坏的机会 [5] 。此外,含有裂纹的薄壁金属飞机结构通常通过将复合材料补片粘合到
弹性体是必不可少的材料,因为它们的灵活,可拉伸和弹性性质。但是,构成弹性体的聚合物网络结构通常是不均匀的,从而限制了材料的性能。在这里,具有前所未有的应变性能力的高度可拉伸的弹性体是基于模块组装策略启用的高度均匀网络结构而开发的。弹性体是通过狭窄的分子量分布的星形脂肪族聚酯前体的有效末端链接来合成的。所得的产品显示出高强度(≈26mPa)和显着的可伸缩性(伸展比在突破≈1900%),以及良好的疲劳性耐药性和缺口不敏感性。此外,它显示出超出任何现有软材料的性能的非凡应变性功能(> 2000倍的增长)。这些独特的特性是由于应变诱导的聚合物链在均匀拉伸的网络中的排序,如原位X射线散射分析所揭示的那样。通过实现一个简单的变量sti sti sti sti or sectuator,用于软机器人技术,证明了这种伟大的应变性能力的实用性。
摘要:Ti6Al4V 合金具有高比机械性能、优异的耐腐蚀性和生物相容性等独特特性,是一种适用于各种工程应用的理想轻质结构金属。本文详细介绍了选择性激光熔化 Ti6Al4V 零件的机械性能,以及影响最终性能的主要加工和微观结构参数。通过将 Ti6Al4V 零件的微观结构特征与最终机械性能联系起来,提供基础知识,包括拉伸强度、拉伸应变、抗疲劳性、硬度和磨损性能。本文还对激光粉末床熔合与传统加工方法进行了比较。本文还批判性地讨论了成品 Ti6Al4V 零件中存在的缺陷及其对机械性能的影响。文献中的结果表明,当考虑植入物和航空航天应用标准的最低值时(例如 ASTM F136-13;ASTM F1108-14;AMS4930;AMS6932),典型的激光粉末床熔融 Ti6Al4V 拉伸性能(屈服强度 >900 MPa 和拉伸强度 >1000 MPa)是足够的。
与其他金属和复合材料相比,铝具有制造工艺简单、耐腐蚀、重量轻和成本低等优点[7]。设计飞机结构的重要参数包括抗疲劳性、密度、断裂韧性、强度和耐腐蚀性[7]。此外,在静态重量下受到拉伸时,上侧会产生压缩载荷,而下侧则相反;因此,在飞行过程中需要仔细优化拉伸和压缩强度[7]。因此,铝作为最轻的金属,可以轻松取代其他金属并承受由于飞机大型化而增加的机翼压力载荷[8]。在这方面,航空航天工业使用不同类型的铝合金,其中一些在表2中给出。然而,常见的类别大多来自2xxx和7xxx系列[9]。2000系列合金具有良好的抗疲劳裂纹扩展能力并拥有卓越的损伤容限。因此,它们通常用于飞机的机身蒙皮和下机翼,其中断裂韧性(即抗裂纹扩展)是一个重要的设计参数 [6] 。 Al2024-T3 是机身结构中最常用的 2000 系列合金 [10] 。 7000 系列通常用于上机翼蒙皮,其中强度是主要的设计因素 [6] 。 Al7075-T6 是