1. 简介 1.1. 材料力学在设计中的作用 1.2. 材料行为和失效模式 2. 材料的弹性和非弹性行为 2.1. 单轴载荷下的线性弹性行为 2.2. 非线性和非弹性行为 2.3. 屈服准则 2.4. 断裂机制 3. 生物系统中材料的力学行为 3.1. 钢材 3.2. 混凝土 3.3. 木材 3.4. 骨骼 3.5. 柔性材料 3.6. 其他材料 4. 梁的弯曲分析 4.1. 梁的适用性 4.2. 梁挠度方程 4.3. 挠度分析方法 5. 柱的稳定性分析 5.1. 结构的稳定性 5.2. 欧拉公式 5.3. 侧向支撑 5.4. 柱设计 6. 结构分析中的能量方法简介(可选) 6.1. 应变能 6.2功能法 6.3. 卡斯蒂利亚诺定理
深中通道是目前世界上挑战最大的海上综合建设工程,具有世界最高通航净空的海上桥梁、世界最大跨度的海上钢箱梁悬索桥、世界最高抗风等级的钢箱梁悬索桥、世界最大海锚、世界首座双线八车道钢壳混凝土沉管隧道、世界最长、最宽的水下钢壳混凝土沉管隧道等特点。
摘要——随着海洋可再生能源产业的不断扩大,制造领域的创新也必须随之增长,以降低成本并确保新技术的经济可行性。增材制造,通常称为 3D 打印,为海洋流体动力技术的快速成型提供了一种替代方案,特别是支持美国能源部水力技术办公室的“推动蓝色经济”计划。本研究探讨了增材制造在海洋流体动力结构开发中的应用,重点是材料和打印方法的选择、设计和轴流潮汐涡轮叶片的 3D 打印翼梁的分析。由于叶片将承受的负载和恶劣的海洋环境,耐腐蚀金属被认为是理想的选择。激光金属沉积方法被认为是考虑规模的最有效和可扩展的方法。设计的翼梁使其几何形状适应叶片——这是增材制造独有的特点——并旨在作为叶片的主要结构部件。有限元模型用于研究负载条件下的应力和变形。该翼梁采用 316L 不锈钢通过直接能量沉积制造而成,并对缺陷进行了评估和记录。未来的努力将包括对翼梁进行机械测试。这项研究为使用增材制造开发海洋流体动力结构建立了基准流程,为未来的优化和技术经济分析铺平了道路。
目录 第 1 章 - 一般原则 第 1 节 - 应用 第 2 节 - 符合性验证 第 3 节 - 功能要求 第 4 节 - 符号和定义 第 2 章 - 总体布置设计 第 1 节 - 分舱布置 第 2 节 - 舱室布置 第 3 节 - 通道布置 第 3 章 - 结构设计原则 第 1 节 - 材料 第 2 节 - 净尺寸方法 第 3 节 - 腐蚀附加 第 4 节 - 极限状态 第 5 节 - 腐蚀防护 第 6 节 - 结构布置原则 第 4 章 - 设计载荷 第 1 节 - 总则 第 2 节 - 船舶运动和加速度 第 3 节 - 船体梁载荷 第 4 节 - 载荷工况 第 5 节 - 外部压力 第 6 节 - 内部压力和力 第 7 节 - 载荷条件 第 8 节 - 载荷手册和载荷仪器 附录 1 - 货舱质量曲线 附录 2 - 直接强度分析的标准载荷条件 附录 3 - 疲劳强度评估的标准载荷条件 第 5 章 - 船体梁强度 第 1 节 -屈服校核 第 2 节 - 极限强度校核 附录 1 - 船体梁极限强度
深中通道是目前世界上挑战最大的海上综合建设工程,具有世界最高通航净空的海上桥梁、世界最大跨度的海上钢箱梁悬索桥、世界最高抗风等级的钢箱梁悬索桥、世界最大海锚、世界首座双线八车道钢壳混凝土沉管隧道、世界最长、最宽的水下钢壳混凝土沉管隧道等特点。
Although the application of fiber-reinforced concrete (FRC) beams turns back to a few decades ago (Adhikary & Mutsuyoshi, 2006 ; Masuelli, 2013 ; Soltanzadeh et al., 2015 ), significant efforts also have been made to increase the strength and ductility of concrete in construction and building structures since sustainable infrastructure is cru- cial for economic development (Aldwaik &阿德利,2016年)。与其他纤维增强的复合结构(çelik&König,2022; Rafiei&Adeli,2017b; Shafighfard等,2021)一样,最近已证明FRC结构是拥有比正常混凝土更具特殊耐药性和强度的能力。能够预测钢纤维 - 增强混凝土(SFRC)束的结构行为是研究人员在攻击其性能时面临的众多挑战之一(Rafiei等,2017; Singh,2016; Venkateshwaran&Tan,2018)。在众多的弯曲参数中(Gribniak等,2012; Gribniak&Sokolov,2023),延展性比引起了研究人员的注意,因为它的能力反映了结构元素对弯曲载荷的反应。另一个重要的弯曲度量是弯曲载荷能力(峰值负载),该指标已通过数值模拟,实验研究和机器学习(ML)基于基于的预测技术进行了研究。一些研究人员已经对SFRC梁进行了数值和/或分析研究,以降低与实验研究相关的劳动和/或材料成本(Jeong&Jo,2021;Júnior&Parvin,2022)。tan等。Yang等。 (2020)Yang等。(2020)纵向钢筋比率和残留拉伸强度是SFRC梁柔性性能的参数研究中考虑的典型变量。使用纤维来增强拉伸强度并不比连续加固在改善混凝土束的力矩容量方面更有效,但是与普通的RC梁相比,纤维增强型会增加僵硬和强度(Mobasher等人,2015年)。(2022)进行了SFRC材料特性对弯曲性能的影响的参数分析,发现弯曲延展性受到RC梁中高体积分数的影响。对具有不同纤维纵横比,方向和梁尺寸的SFRC梁的三维(3D)模型表明,由于弯曲增强的峰值载荷增加了较高的分布纤维,因此在拉伸应力方向上定向纤维。此外,具有较低纤维增强比的较小梁显示出较高的峰值载荷(Al-Ahmed等,2022)。实验研究通常被认为是数值工作(Pereira等,2020)的组成部分,以验证它们提供的结果。
主动振动控制应用中使用的执行器可以通过利用面板结构中的弯曲或剪切应变或直接线性驱动来产生应变。面板减振应用包括抑制直升机和螺旋桨飞机机身、飞机机翼、变压器外壳和管道中的机身振动。结构构件应用包括桁架式结构中的减振、主动悬架和机翼中的主动颤振抑制。除了这些应用之外,精密主动构件还可用于结构形状修改。虽然产生剪切的执行器在减少面板和其他低负载应用中的振动方面非常有效,但大多数负载应用都是使用主动构件型组件进行的。此外,为了使这些系统性能良好,这些执行器需要在宽频带宽内运行。