周期性的桁架晶体材料,尤其是当与当前的添加剂制造技术结合使用时,引起了轻质材料工程的关注。作为基本立方桁架家族的成员,简单的桁架晶格沿主要方向具有最高的良好和强度,并且在承载载荷机械超材料中起着重要作用。高的各向异性机械性能和对屈曲载荷和剪切负荷的低阻力限制了其在能量吸收中的使用。在这里,我们提出了一类简单的封闭管晶格,具有有限的负载方向依赖性以及高机械性能和不规则的稳定后产物后反应。通过在微观上直接激光写作使其复杂结构的制造成为可能。实验和模拟表明,无论负载方向如何,弹性模量和简单封闭管状晶格的屈服强度都比简单立方体晶格的晶格明显大。在0.1的相对密度下,与桁架晶格相比,闭合的管状晶格可以分别吸收沿方向[100]和[110]的能量的4.45倍和6.14倍。平均标准化的Young的模量和屈服强度分别比最杰出的壳质超材料的质量大28%和53%。如此出色的机械性能使其成为用于承载和吸收能量的应用的潜在候选者。
由于进化,许多生物材料已经发展出不规则结构,从而具有出色的机械性能,例如高刚度重量比和良好的能量吸收。然而,在合成材料中复制这些不规则的生物结构仍然是一个复杂的设计和制造挑战。这里介绍了一种仿生材料设计方法,该方法将不规则结构描述为构建块(也称为瓷砖)和连接它们的规则的网络。合成材料不是一对一复制生物结构,而是以与生物材料相同的瓷砖分布和连接规则生成,并且结果表明这些等效材料具有与生物材料相似的结构与性能关系。为了演示该方法,研究了橙子的果皮,橙子是柑橘家族的一员,以其保护性和吸收能量的能力而闻名。聚合物样品在准静态和动态压缩下生成并表征,并显示出空间变化的刚度和良好的能量吸收,如生物材料中所见。通过量化哪些图块和连接规则在响应负载时局部变形,还可以确定如何在空间上控制刚度和能量吸收。
THz波段。具体而言,理想的阻抗匹配情况预测吸收效率的上限为50%,其中吸收体的方块电阻是自由空间阻抗的一半(Zo/2)[2]。此外,实现整个THz波段有效带宽覆盖的一个基本标准是自由电子的弛豫时间小于15fs。尽管如此,有证据表明,基于金属、石墨烯和拓扑绝缘体开发的吸收体通常仅在较窄的THz波段范围内实现高吸收,而不是在整个所需带宽内。因此,当前的研究人员在经典直流阻抗匹配模型的指导下,集中精力筛选广泛的候选材料,以解决THz波段有效吸收较窄这一长期存在的问题。
地球也被称为蓝色星球,因为其表面 70% 以上被水覆盖,主要是海洋和海域。风吹过海洋形成水波,水波可以传播数千公里,而能量损失很小。尽管绿色能源市场潜力巨大,但波浪能尚未像风能和太阳能那样得到充分开发。人们曾多次尝试将波浪能转化为电能。瑞典乌普萨拉大学开发的波浪能转换器属于点吸收器类型。其主要思想在于利用一种新型线性发电机。转换器是水下线性发电机内部的运动部件,它与浮标相连,浮标漂浮在水面上。浮标随波浪移动,转换器相对于定子上下移动。这种往复运动在定子绕组中产生电压。波浪能转换器的最新发展阶段存在各种问题。仍然存在的挑战使该技术无法实现商业能源生产。波浪能研究的主要目标之一是提高单个设备以及多个波浪能转换器组成的波浪能发电场的吸收功率。可以通过不同的方式增加功率,例如通过优化浮标、发电机或通过控制设备的运行。本论文重点研究不同波浪气候下的波浪能转换器的功率吸收。影响吸收功率的主要标准是浮标尺寸、系统重量、阻尼力和感兴趣位置的可用波浪能潜力。阻尼力可以通过不同的方法计算:恒定最佳阻尼、电阻负载(复制定子绕组中电流的被动控制)和 RC 负载(模拟具有主动整流的电网连接线性发电机,例如相角补偿)。波浪具有随机性。因此,线性发电机的电网连接需要特殊的解决方案。直接驱动线性发电机转换的波浪能的功率波动可能会影响现有电网的整合。为了研究单个波浪能转换器以及三台和十台设备的波浪场的连接,进行了电力硬件在环实验。进行了电能质量分析。波浪能具有很高的潜力,可以将其整合到现有的风能和太阳能生产中,以实现完全可再生的微电网。然而,一年中至少有一个安静的夜晚,没有风也没有波浪。对吸收功率发生频率的估计可以深入了解此类事件的规律性。介绍了丹麦 Hvide Sande 的一个案例研究。可再生能源(风能、太阳能和波浪能)的混合是有益的,因为它可以提供更稳定的能源供应,发电量的变化比单独使用时更小。根据 30 年的历史数据,可以得出结论,可再生能源组合所需的电池尺寸已充分减小。风能、太阳能和波浪能的组合已被证明可以确保发电量零发生频率最低,因此是未来最有利的选择。
材料在一次使用后就会永久损坏,不适合重复使用。最近,结构材料 (或超材料) 被设计成通过弹性屈曲不稳定性来捕获能量。[1–5] 这种结构能量捕获机制具有可扩展性和可逆性,使结构材料可重复使用。[3] 尽管如此,弹性能量捕获机制具有固定的能量吸收能力,而与应变率无关。[3] 希望开发一种可重复使用的结构材料,这种材料在很宽的应变率范围内表现出更大的能量吸收能力,以增强振动和冲击保护性能。为了实现这一目标,我们假设可以通过结合速率相关的材料耗散机制来增强结构材料的能量吸收能力。 [3,6–8] 虽然结构材料的概念是基于材料和几何形状之间的相互作用,但大多数研究都集中在机械不稳定性而非材料非弹性的非线性效应上。[5] 最近,很少有研究应用粘弹性来调节多稳态超材料的屈曲模式。例如,Janbaz 等人 [9] 展示了如何使用由两个横向连接的梁组成的双梁来实现应变率相关的机械超材料,其中一个是超弹性的,另一个是粘超弹性的。
这种特性在聚合物泡沫的工程应用中得到了充分的利用。运输业是最大的用户领域之一,其中发泡车辆覆盖部件的主要功能是确保乘客的安全。同样,冲击阻尼特性也用于包装行业,泡沫需要保护家用电器和技术产品免受运输过程中产生的负载的影响。7,8 同样,运动员的安全,避免受伤也非常重要,这就是为什么各种泡沫结构在许多领域用于防护装备或用于可以安全进行体育活动的表面。减震落地的运动垫主要用于体操、跳高、撑杆跳和格斗运动。8 在格斗运动中,对用作运动垫的聚合物泡沫结构的要求更为复杂(足够的冲击阻尼、压缩变形、静态刚度、防滑表面)。在这里,聚合物泡沫产品用作格斗的表面;因此,它们需要足够坚硬,以便为复杂的动作提供最佳表面。此外,还需要具有较高的冲击阻尼能力,以使运动员承受的负荷不会达到损害健康的风险限度。8
摘要:高功率微波 (HPM) 脉冲是一种现代武器,它对社会运作质量有深远影响,因为使用这种武器可能会损坏或毁坏军用和民用的电子设备、计算机和电信系统。防护 HPM 脉冲能量有两种基本方法:使用辐射吸收材料 (RAM) 或人工电磁 (EM) 结构。如果要保护的对象是建筑物,则使用基于 RAM 的保护。因此,本文献综述重点介绍在建筑产品和结构中使用 HPM 能量吸收器的可能性。重点关注四种基本类型的元素:覆层、混凝土和砂浆、小型元素(砖块、空心砌体单元)和油漆涂层。在每一类中,都根据相关文献给出了具有与基本建筑材料结合高潜力的 HPM 辐射吸收器的示例。
机械系统中的减振和能量耗散是一个快速发展的领域(例如[ 1 – 5 ]。该领域的发展源于设计更严格的减振装置的需求。这些装置应满足生产更轻、更复杂的机械产品的需求。减振方法有很多种(例如[ 6 – 8 ]),最常见的类型是调谐质量阻尼器 (TMD),它是由 H. Frahm [ 9 ] 首次设计的。它是一个被动线性系统,由一个通过弹簧和阻尼器连接到主结构的质量组成。TMD 仅在较窄的频率范围内表现良好,然而,由于多种原因,主结构也可能以其他频率振动 [10]。为了解决 TMD 系统的局限性,已经提出了替代的减振方法。非线性能量吸收器 (NES) 是一种很有前途的减振装置,因为它能够在各种振动频率范围内工作。NES 系统通常由连接到主质量的次级质量组成,具有高度非线性刚度。Vakakis 和 Gendelman [11] 最近提出了一种 NES 系统。Younesian 等人。[12] 研究了 NES 系统在铁路桥梁减振中的应用。NES 系统抑制气动弹性不稳定性的能力已在 [ 13 ] 中得到证实。在 [ 14 ] 中,NES 系统的应用
合作。咨询小组每个都关注一个技术领域,定期开会审查计划的主要部分,分配相对优先级,并确定需要进一步关注的具体关键问题。对于选定的特定主题,咨询小组会赞助子小组,这些小组会对用户需求、当前知识状态和现有数据资源进行详细研究,并以此为基础推荐一项或多项数据汇编活动。本次大会
测试表明,碳钢的塑性扭转是能量吸收的极其有效的机制。发现,在3%至12%的塑料菌株下,每个周期(LU -50 x 1 0“每周循环N/m 2)的能量耗散在2000-7500 lb in/in^ in^ in^中,其寿命范围在1000至100个周期范围内。还表明,扭转中的故障方式是一种极为有利的,可用于吸收能量的设备,因为它可以逐渐衰减的形式。所研究的其他两个ME chanism效率较低,比扭转效率较低,并且每个周期的能力为500-2000 lb(3。< /div>)5-1^ x 1 0“每个周期N/m 2)和约200至20个周期的寿命。尽管如此,它们比扭转的ME Chanism更加紧凑,并且这些设备在一个结构中可能是1个驱动器,在该结构中,它们易于在攻击后易于替换。