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。
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。
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。
新术语的引入和定义 . . . . 等于试样宽度的标距长度上的伸长在平台上的分布 . . 试样上的 d' 载荷与等于试样宽度的标距长度上的伸长率的比较 . . . . . . 试样的一般屈服 . . . . . . . . . . . . . 极限载荷和极限强度 . . . . . . . . . . . . 能量吸收 . . . . . . . . . . . . . . . . . 极限荷载能量吸收与极限强度和极限荷载伸长率的比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 钢筋百分比 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 开孔板的效率 . . . . . . . . . . . . 室温及低温下开孔周围区域的单位应变集中 . . . . . . 应变时效效应及偶然原因
由于其特定的强度和海洋功能,薄壁结构越来越多地使用自动动机,以减少易受伤害的道路使用者(VRU),运输和航空航天工业的致命和严重伤害[1-5]。先前的分析[2,6,7],实验[8-10]和计算研究[3,11,12]的结果使恶魔散布在能量吸收和崩溃的结果取决于许多结构和材料参数,包括金属类型,织物/基质类型,制造技术,结构几何,结构性的几何形状,维度和载荷条件[13-15]。由于其出色的机械特性,铝已经被许多作者研究了前几年[16,17]。今天,尽管复合材料和聚合物材料可用于能量吸收应用,但铝仍用于制造能量吸收。基于其延展性特征,轴向载荷下的铝管通过产生琴弦和DIA MOND变形模式通过多种塑性变形机制分散动能[18]。此外,在最近的Deca des中,管道几何形状的影响(即圆形,三角形,正方形和矩形)在薄壁吸收的响应上已得到广泛研究。
重量轻,出色的冲击力和能量吸收性能的晶格结构的抽象激光添加剂制造(AM)在航空航天,运输和机械设备应用程序领域中引起了极大的关注。在这项研究中,我们使用拓扑优化方法设计了四个梯度晶格结构(GLS),包括单向GL,双向增加GL,双向降低GL和无GLS。所有GLS均通过激光粉末床融合(LPBF)生产。进行了单轴压缩测试和有限元分析,以研究梯度分布特征对变形模式和GLS的能量吸收性能的影响。结果表明,与45°无GLS的剪切裂缝特征相比,单向GL,双向增加GL和双向降低的GLS具有逐层骨折的特征,显示出相当大的提高能量吸收能力。双向增加的GL表现出剪切裂缝和按层裂缝的独特组合,分别具有最佳的能量吸收性能,可分别在0.5菌株时具有235.6 J和9.5 J g-1的特异性能量吸收。结合NITI合金的形状记忆效应,进行了多个压缩加热恢复实验,以验证LPBF所处理的NITI GLS的形状存储器函数。这些发现对GLS的未来设计具有潜在的价值,并通过激光AM实现NITI组件的形状记忆功能。
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。
绝热、可定制的比强度、出色的冲击能量吸收和缓冲性能,而且结构重量很轻。通过调整基础材料特性和细胞结构,可以定制这些结构的宏观(体积)行为,这使得细胞固体广泛应用于汽车、航空航天、体育、生物力学和包装行业。已确定细胞固体的密度、承载、能量吸收、声学和热特性在很大程度上取决于其细胞结构的几何形状、连通性和结构。细胞固体中特性结构性能的相互依赖性导致开发出各种类型的随机或无序(泡沫)和周期性或有序(晶格)结构,这些结构具有可定制和特定于应用的特性。然而从实际角度来看,在设计和开发多孔固体时,特别是对于结构的承载能力至关重要的用途,一个常见的缺点是在比强度和能量吸收性能之间进行权衡。 [1] 研究表明,增加多孔固体的细胞壁厚度通常会导致更高的强度和更低的能量吸收能力。相反,可以通过减少细胞壁厚度(以强度和刚度为代价)来提高比能量吸收(以重量为标准的吸收应变能量)。在解决多孔固体的强度能量吸收二分法方面已经取得了重大进展。例如,膨胀结构的开发为一种新型多孔结构打开了大门,这种结构在抗变形和压痕性能的改善、增强的承载和断裂性能以及增强的冲击能量缓解性能方面优于传统结构。 [2 – 4] 事实证明,膨胀结构前景广阔,尤其是在体育应用中,可用作具有可调性能的轻质防护垫。[5] 然而,尽管它们有可能为提高强度和缓冲性能提供途径,但仍需要克服一些困难,并呼吁在这一领域进一步发展。例如,膨胀结构(尤其是膨胀泡沫)的加工和制造并不适用于所有聚合物系统,需要精确且通常成本高昂的加工技术。[2,6]
floquet(周期性)驾驶最近已成为工程量子系统的强大技术,并实现了物质的非平衡阶段。在这种系统中稳定量子现象的核心挑战是需要防止驾驶场上的能量吸收。幸运的是,当驱动器的频率明显大于多体系统的局部能量尺度时,会抑制能量吸收。这种所谓的prethermal制度的存在敏感地取决于相互作用的范围和多个驱动频率的存在。在这里,我们报告了在钻石中强烈相互作用的偶极自旋合奏中浮质细胞化的观察,其中偶尔偶联的角度依赖性有助于减轻相互作用的长期性质。此外,我们将实验性观察扩展到具有多个不稳定频率的准浮动驱动器。与单个频率驱动器相反,我们发现prethermalization的存在对应用场的平滑度极为敏感。我们的结果打开了稳定和表征非平衡现象的大门。
摘要本研究研究了用多壁碳纳米管(MWCNT)加强热塑性聚氨酯(TPU)复合材料的机械性能,以在运动保护齿轮中应用。目标是(1)系统地评估MWCNT载荷水平和对齐对拉伸,压缩,硬度和影响特性的影响; (2)确定用于平衡增强的最佳MWCNT含量范围; (3)探索可扩展的制造方法。MWCNT/TPU复合材料具有0.5-4 wt%的负载,通过溶液混合和压缩成型预先折扣。机械测试显示出显着改善,有62 MPa拉伸强度(+19%),507 MPa模量(+23%)和1-4 wt%MWCNT的撞击能量吸收增加10%。MWCNT对齐进一步增强了性能,而高于2 wt%的负载显示一些封闭。微结构表征证明了良好的MWCNT分散和界面键合。结果表明,低MWCNT添加可以大大提高TPU的强度,刚度和撞击性。这表明开发了具有改善能量吸收和硬脑膜功能的头盔和垫子(例如头盔和垫子)的高级,轻巧的运动保护设备的巨大潜力。未来的工作将着重于针对特定齿轮应用的复合处理和设计。