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基于增材制造的三周期极小曲面结构关键力学性能研究进展
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作者 黄心语 汤华远 王磊 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3099-3115,共17页
三周期极小曲面结构是一类具有光滑连续曲面和高比表面积的特殊多孔结构,具有承载能力强、能量吸收率高、疲劳性能好等优异性质,在航空航天、生物医学和隔声吸声等诸多领域有着广泛的应用.增材制造技术在制造复杂拓扑结构方面具有独特优... 三周期极小曲面结构是一类具有光滑连续曲面和高比表面积的特殊多孔结构,具有承载能力强、能量吸收率高、疲劳性能好等优异性质,在航空航天、生物医学和隔声吸声等诸多领域有着广泛的应用.增材制造技术在制造复杂拓扑结构方面具有独特优势,为三周期极小曲面结构的制造提供了有力工具.然而增材制造过程中也引入诸多缺陷,对结构的力学性能产生重要影响.全面深入地研究增材制造三周期极小曲面结构的力学性能,对评价和预测结构性能、扩宽其在工程中的应用具有重要意义.首先从结构形式、特点及应用领域等方面对三周期极小曲面结构进行了介绍,重点针对静态压缩吸能、动态抗冲击和疲劳断裂等关键力学性能,综述了近期的重要进展.围绕三周期极小曲面结构的隔声吸声性质和热交换性能,亦进行了讨论.其次,以选区激光熔化与选区激光烧结为例,介绍了增材制造制备三周期极小曲面结构的主要方法.再次,结合增材制造技术,讨论制造过程中引入的缺陷对三周期极小曲面结构力学性能的影响,包括残余应力、表面粗糙度和内部微孔洞等.最后,结合实际应用对该领域面临的主要困难和挑战进行总结,同时展望了未来的研究方向. 展开更多
关键词 三周期极小曲面结构 增材制造 力学性能 残余应力 缺陷
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异形边界曲面结构的找形分析与应用
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作者 汪家送 徐建 +1 位作者 王西波 吴礼明 《工程建设与设计》 2024年第21期18-21,共4页
借助于数值找形技术,建筑师往往能凭借复杂曲面造型赋予作品较大的视觉冲击力和生命力。论文以某城市书房设计为背景,通过介绍数值找形技术在曲面结构设计中的应用方法,分析如何利用数值找形技术解决曲面结构构件的准确定位、屋面找坡... 借助于数值找形技术,建筑师往往能凭借复杂曲面造型赋予作品较大的视觉冲击力和生命力。论文以某城市书房设计为背景,通过介绍数值找形技术在曲面结构设计中的应用方法,分析如何利用数值找形技术解决曲面结构构件的准确定位、屋面找坡和消防设计等问题,并与结构设计程序接轨展开计算分析,最终解决异形边界曲面结构的一系列设计问题。 展开更多
关键词 异形边界 曲面结构 数值找形 数值分析
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零弯矩型自由曲面结构找形方法 被引量:2
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作者 武岳 远芳 +1 位作者 薛龙瑞 李清朋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期177-183,共7页
为获得受力合理且形式丰富的自由曲面结构,借鉴传统模型试验找形法的原理,提出基于动力松弛法和局部线性化法的零弯矩型自由曲面结构数值找形方法.该方法利用了零弯矩型薄壳结构与相同荷载与边界条件下的柔性膜结构具有相同形状的性质,... 为获得受力合理且形式丰富的自由曲面结构,借鉴传统模型试验找形法的原理,提出基于动力松弛法和局部线性化法的零弯矩型自由曲面结构数值找形方法.该方法利用了零弯矩型薄壳结构与相同荷载与边界条件下的柔性膜结构具有相同形状的性质,通过膜结构来实现自由曲面结构的找形.首先采用动力松弛法确定柔性结构在不同驱动力作用下的平衡构形;然后利用局部线性化方法调整结构初始参数,实现对结构形状的精确调控,以满足建筑设计对控制点坐标的要求.利用所提方法分别对逆吊型、充气型和张拉型自由曲面进行了数值模拟分析.通过对Isler逆吊试验模型的模拟,并与实际模型的3D扫描结果进行比较,验证了方法的精确性;通过对一充气型自由曲面的模拟,证明通过多区域分步控制可实现复杂造型结构的多点精确控制;通过对一找形后的张拉型自由曲面结构进行受力分析,证明采用本文方法可获得受力合理的纯压结构.研究表明,本文方法的计算效率更高,适用范围更广,有助于实现建筑与结构设计的协调统一. 展开更多
关键词 自由曲面结构 模型实验 数值找形 动力松弛法 形状调控
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基于逆向工程的船舶复杂曲面结构件的自动化加工技术研究 被引量:4
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作者 姚瑞敏 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第7X期61-63,共3页
船舶的外表面通常都是由不可展的空间曲面构成,为了提高船体表面的强度和使用寿命,常采用硬质合金等较难加工的材料,加工难度大、精度要求高,采用传统的加工方式很难满足船舶复杂曲面结构件的加工要求。近年来,基于逆向工程的自动化加... 船舶的外表面通常都是由不可展的空间曲面构成,为了提高船体表面的强度和使用寿命,常采用硬质合金等较难加工的材料,加工难度大、精度要求高,采用传统的加工方式很难满足船舶复杂曲面结构件的加工要求。近年来,基于逆向工程的自动化加工技术成为业内的研究重点,逆向工程是通过采集结构件的三维参数生成结构件的CAD模型,并利用数控技术完成结构件的加工。逆向工程可以提高复杂曲面结构件的加工效率,本文结合逆向工程技术研究了船舶复杂结构件的参数采集、数据分析、数控编程等内容。 展开更多
关键词 逆向工程 复杂曲面结构 自动化 CAD模型
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船体局部曲面结构造型的三维设计 被引量:2
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作者 崔丽 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第3X期187-189,共3页
二维设计广泛适用于船舶整体结构设计中,但针对船体局部曲面结构造型设计,只能显示二维图像,造成工作人员识图难度大,设计周期长。为此提出船体局部曲面结构造型的三维设计。依托Parasolid三维设计软件,使用Parasolid图形内核函数库,完... 二维设计广泛适用于船舶整体结构设计中,但针对船体局部曲面结构造型设计,只能显示二维图像,造成工作人员识图难度大,设计周期长。为此提出船体局部曲面结构造型的三维设计。依托Parasolid三维设计软件,使用Parasolid图形内核函数库,完成三维基础模型建立;通过三维静态力学条件分析,优化基础模型结构;采用三维动态力学分析,检验模拟环境下曲面结构的安全性能,实现三维设计;实验数据表明,本文提出方法,减低设计周期,造型设计显示直观,减轻识图难度。 展开更多
关键词 船体局部 曲面结构 结构造型 三维设计
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各向异性曲面结构图形电磁计算
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作者 付彪 吴先良 李民权 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2000年第5期671-675,共5页
利用物理光学来分析各向异性曲面的散射场 ,数值计算结果将突出显示各向异性材料产生的影响 .同时利用图形电磁计算 ( GRECO)方法实现对各向异性材料的曲面结构的电磁计算 .结果表明 ,该方法是正确有效的 ,具有重要的工程应用价值。
关键词 电波散射 雷达散射截面 各向异性 曲面结构 图形电磁计算法
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伞形曲面结构织物的设计与织造
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作者 秦嵩 郭兴峰 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2011年第4期30-32,共3页
为提高整体成型伞形曲面结构织物的生产效率并降低成本,研究了在传统织机上织造伞形曲面织物的方法;分析了伞形曲面结构的立体特性和织造原理,用同心圆分割法和抛物线分割法对伞形曲面织物进行平面化,并分析两种平面化方法的优劣.同时,... 为提高整体成型伞形曲面结构织物的生产效率并降低成本,研究了在传统织机上织造伞形曲面织物的方法;分析了伞形曲面结构的立体特性和织造原理,用同心圆分割法和抛物线分割法对伞形曲面织物进行平面化,并分析两种平面化方法的优劣.同时,研究了接结线的布局对织物织造和成型性能的影响,确定了合理的布局方法.研究结果表明:采用抛物线分割法进行织物平面化,并沿纬纱方向布局接结线,其试织织物可达到设计要求. 展开更多
关键词 伞形曲面结构织物 传统织机 仿形 平面化 织造
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敦煌莫高窟游客服务中心工程多曲面结构综合施工技术 被引量:10
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作者 谢鸿卫 张嘉亮 《建筑施工》 2013年第10期901-902,905,共3页
以敦煌莫高窟游客服务中心工程为例,介绍了该建筑多种曲面结构及建造施工难点。主要包括曲面结构的空间放测技术,模板选择、设计、制作、成型及支撑体系,钢筋绑扎、成型,混凝土浇筑等内容。针对项目施工的技术难点,采取多方案比较并借... 以敦煌莫高窟游客服务中心工程为例,介绍了该建筑多种曲面结构及建造施工难点。主要包括曲面结构的空间放测技术,模板选择、设计、制作、成型及支撑体系,钢筋绑扎、成型,混凝土浇筑等内容。针对项目施工的技术难点,采取多方案比较并借鉴多种复杂混凝土结构施工工艺,成功地解决了工程施工建造的技术难题,丰富完善了多项曲面体混凝土结构的施工工艺,取得了良好的建造效果。 展开更多
关键词 艺术建筑 曲面结构 球壳体 网状斜交井字梁双曲屋面结构 双曲抛物线梁柱网格结构 曲面现浇无梁空心楼盖
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基于逆向工程的汽车复杂曲面结构件快速建模 被引量:4
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作者 赵楠 《内燃机与配件》 2021年第5期46-48,共3页
逆向工程可以缩短产品的研发周期,提高生产效率,在工程实际中发挥着重要作用。本文以汽车复杂曲面结构件逆向设计为例,详细地阐述了参数采集、数据处理、曲面重构等关键步骤,并最终得到三维数字模型的设计过程。这种设计方式,能够避免... 逆向工程可以缩短产品的研发周期,提高生产效率,在工程实际中发挥着重要作用。本文以汽车复杂曲面结构件逆向设计为例,详细地阐述了参数采集、数据处理、曲面重构等关键步骤,并最终得到三维数字模型的设计过程。这种设计方式,能够避免传统正向设计时间长、成本高等问题,能够为逆向工程技术在汽车复杂曲面结构件的设计提供参考。 展开更多
关键词 逆向工程 复杂曲面结构 三维实体模型 模型重建
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外倾曲面结构施工关键技术研究 被引量:2
10
作者 黄为彬 张峰 +2 位作者 蔡琨 陈成 甘小芳 《工程建设与设计》 2018年第14期3-5,共3页
针对福建南平武夷新区"天圆地方"项目中"天圆"结构形式为外倾曲面,结构斜柱与斜梁截面大、高度高的特点,施工中模板支撑体系为超重、超高体系,且需充分考虑与干挂幕墙操作架和施工电梯超长卸料平台的空间关系、施... 针对福建南平武夷新区"天圆地方"项目中"天圆"结构形式为外倾曲面,结构斜柱与斜梁截面大、高度高的特点,施工中模板支撑体系为超重、超高体系,且需充分考虑与干挂幕墙操作架和施工电梯超长卸料平台的空间关系、施工协调等问题,论文通过在测量放线中采用双轴线作为控制线,解决了精准定位的问题,结合BIM与放样机器人等新技术,形成了外倾曲面结构的关键施工技术,充分保证了施工质量与安全。 展开更多
关键词 外倾曲面结构 高大模板 BIM技术 放样机器人
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复杂双曲面结构外立面装饰施工技术 被引量:1
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作者 唐云 《工程技术研究》 2020年第15期40-41,共2页
复杂双曲面结构是当今建筑工程之中比较受欢迎的一种结构,其外立面的装饰施工也是当今社会十分关注的一种施工。文章以三亚天涯度假村升级改造项目为例,首先分析了复杂双曲面结构的外立面装饰施工的特点,然后阐述了其具体的施工技术的... 复杂双曲面结构是当今建筑工程之中比较受欢迎的一种结构,其外立面的装饰施工也是当今社会十分关注的一种施工。文章以三亚天涯度假村升级改造项目为例,首先分析了复杂双曲面结构的外立面装饰施工的特点,然后阐述了其具体的施工技术的应用。希望通过文章的分析,可以对建筑工程中复杂双曲面结构外立面装饰施工质量的提升有所帮助。 展开更多
关键词 建筑工程 装饰工程 复杂双曲面结构 装饰施工技术
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新型曲面结构自动化轨道吊研究
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作者 汪作雄 《港口装卸》 2018年第3期32-34,共3页
基于F.E.M.1.004标准风载计算,利用有限元分析方法,设计了新型曲面结构自动化轨道吊,可降低起重机风载、减少大车驱动机构、达到减重和降低轮压的目的;比较了曲面结构和箱体结构轨道吊的风载、重量、大车驱动以及轮压,可为曲面结构在起... 基于F.E.M.1.004标准风载计算,利用有限元分析方法,设计了新型曲面结构自动化轨道吊,可降低起重机风载、减少大车驱动机构、达到减重和降低轮压的目的;比较了曲面结构和箱体结构轨道吊的风载、重量、大车驱动以及轮压,可为曲面结构在起重机上的应用提供参考。 展开更多
关键词 曲面结构 轨道吊 风载 大车驱动 轮压
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钢壳沉管曲面结构优化设计与建造
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作者 郑志华 李爽 +2 位作者 胡韬 潘均发 刘仕莲 《广东造船》 2023年第5期46-48,共3页
大型的道路、桥梁、隧道等钢壳沉管等钢结构,不必像船体曲面结构那样特别注重结构的光顺性,以提高船舶水动力性能。为此,本文提出一种类似微积分的方法,将曲面结构细分成若干平直结构,采用平直结构建模出图的方式,这种方法将有效提升大... 大型的道路、桥梁、隧道等钢壳沉管等钢结构,不必像船体曲面结构那样特别注重结构的光顺性,以提高船舶水动力性能。为此,本文提出一种类似微积分的方法,将曲面结构细分成若干平直结构,采用平直结构建模出图的方式,这种方法将有效提升大型钢结构产品的设计质量、制作效率以及缩短建造周期。 展开更多
关键词 曲面结构 平直化 生产设计 建造
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港珠澳大桥岛隧风帽项目的曲面结构的施工关键技术
14
作者 虞华 葛勇 《港工技术》 2018年第6期47-51,共5页
港珠澳岛隧风帽项目作为地标工程须兼顾功能与美观的需要,风帽分主结构、外表皮、百页窗出风口、风道等部分组成,对于全曲面结构需要攻克以上部分的应用技术,通过使用TEKLA三维建模、分层安装、控制曲折点的空间坐标、外表层分段拼装T... 港珠澳岛隧风帽项目作为地标工程须兼顾功能与美观的需要,风帽分主结构、外表皮、百页窗出风口、风道等部分组成,对于全曲面结构需要攻克以上部分的应用技术,通过使用TEKLA三维建模、分层安装、控制曲折点的空间坐标、外表层分段拼装T型龙骨找平、百页窗造型与排风量结合设计等关键技术的研究和应用,向港珠澳大桥这一超级世纪工程交上满意答卷。 展开更多
关键词 港珠澳大桥岛隧工程 风帽项目 曲面结构 关键技术 研究和应用
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复杂双曲面结构外壳装饰施工技术 被引量:2
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作者 朱庆涛 张晓勇 +2 位作者 曹鹏 卞锦卫 陈华 《建筑施工》 2012年第5期453-456,共4页
上海尚嘉中心项目裙房外壳设计为双曲面流线形混凝土结构,外壳装饰为瓷砖饰面。在工程实施过程中,通过科研攻关,成功解决了装饰条的正确定位与施工、复杂双曲面粘贴瓷砖的技术这一难题,工程外观效果达到了设计预期效果,满足了施工质量,... 上海尚嘉中心项目裙房外壳设计为双曲面流线形混凝土结构,外壳装饰为瓷砖饰面。在工程实施过程中,通过科研攻关,成功解决了装饰条的正确定位与施工、复杂双曲面粘贴瓷砖的技术这一难题,工程外观效果达到了设计预期效果,满足了施工质量,也为类似的复杂曲面装饰施工提供了参考。 展开更多
关键词 复杂双曲面混凝土结构 外壳 装饰条 瓷砖粘贴
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基于Rhino的双曲面结构交互建模放样研究
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作者 王国庆 殷旭 +1 位作者 朱博锐 张宁 《科技创新与应用》 2023年第30期163-166,171,共5页
该文以舟山市五山绿道定马线跨线桥深化设计为例,串联Rhino、AutoCAD、Excel三种软件在专业领域各自的特点,提出一种三维建模放样和数据处理的半自动化深化设计方法。利用该方法,能够实现双曲面桥梁、桥塔以及类似桥梁结构的三维模型的... 该文以舟山市五山绿道定马线跨线桥深化设计为例,串联Rhino、AutoCAD、Excel三种软件在专业领域各自的特点,提出一种三维建模放样和数据处理的半自动化深化设计方法。利用该方法,能够实现双曲面桥梁、桥塔以及类似桥梁结构的三维模型的精确建立和双曲面零件的高精度放样展开。对类似的双曲面钢结构的深化设计、数据测量及生产制造具有较大的借鉴意义。 展开更多
关键词 曲面结构 深化设计 三维建模 曲面放样 半自动化
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施工路径对预应力双层异形曲面混凝土结构临时支撑内力分布的影响
17
作者 肖启晟 王美华 《建筑施工》 2024年第12期2002-2006,共5页
随着设计及施工技术水平的上升,现代建筑不再受限于规整的结构形态,大跨、轻薄且灵活多变的空间结构形式在实际工程中得到了大量的应用。施工中,常采用满堂支撑的方法令空间结构在成型之前整体坐落于支撑排架上方。一般情况下,支撑架能... 随着设计及施工技术水平的上升,现代建筑不再受限于规整的结构形态,大跨、轻薄且灵活多变的空间结构形式在实际工程中得到了大量的应用。施工中,常采用满堂支撑的方法令空间结构在成型之前整体坐落于支撑排架上方。一般情况下,支撑架能够承托未成型的结构抵抗重力荷载,但在个别情况下,也会因为约束结构构件的下方变形而产生不利影响。因此,以预应力双层异形曲面结构的建造过程为研究对象,通过对整体结构浇筑、预应力张拉、支撑拆除的全过程模拟,考察了预应力施加路径对结构和支撑架的相互作用的影响。研究结果表明,由于预应力筋于曲面内起伏布置,预应力张拉会导致支撑架的支撑力分布发生变化,同时,结构竖向构件的不连续会导致拆撑过程中部分区域支撑力剧增,拆撑时应考虑结构的转换过程,避免结构体系呈跳跃式变化。 展开更多
关键词 预应力混凝土结构 双层异形曲面结构 数值模拟 支撑架
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自由曲面空间结构形态创建的若干关键问题探讨 被引量:2
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作者 李欣 杨志勇 +1 位作者 王雁昆 李党 《土木建筑工程信息技术》 2013年第1期98-103,共6页
如何建立具有合理受力性能的自由曲面空间结构是设计过程中需要重点考虑的关键问题。以结构形态学观点为指导,将曲面几何形状的建立与寻找曲面合理受力性能的方法相结合,这一过程称为曲面的形态创建。本文对结构形态学所涉及的若干概念... 如何建立具有合理受力性能的自由曲面空间结构是设计过程中需要重点考虑的关键问题。以结构形态学观点为指导,将曲面几何形状的建立与寻找曲面合理受力性能的方法相结合,这一过程称为曲面的形态创建。本文对结构形态学所涉及的若干概念进行了阐述,并对自由曲面空间结构形态创建过程中所存在的关键技术问题进行了探讨。这些关键问题包括:(1)自由曲面结构的生成方法;(2)结构合理受力性能的评价指标及指标之间的相互关系;(3)合理曲面的创建方法等。通过对这些问题的探讨试图为自由曲面的研究与应用提供若干建议。 展开更多
关键词 自由曲面结构 形态学 形态创建
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功能梯度三周期极小曲面静动态力学特性 被引量:1
19
作者 程乾 尹剑飞 +1 位作者 温激鸿 郁殿龙 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2646-2658,共13页
功能梯度设计能够有效提高结构的力学特性及吸能性能.为探讨功能梯度极小曲面结构在静动态载荷下的力学响应以及梯度壁厚分布方式对其力学特性的影响规律,构建了包含线性梯度和多种非线性梯度(对数梯度、Sigmoid梯度以及指数梯度)Gyroi... 功能梯度设计能够有效提高结构的力学特性及吸能性能.为探讨功能梯度极小曲面结构在静动态载荷下的力学响应以及梯度壁厚分布方式对其力学特性的影响规律,构建了包含线性梯度和多种非线性梯度(对数梯度、Sigmoid梯度以及指数梯度)Gyroid结构,通过3D打印光敏树脂制备样件开展了准静态压缩试验,采用LS-DYNA构建仿真模型并与试验结果对比,验证了仿真方法的有效性.研究发现,功能梯度壁厚分布方式显著影响结构力学性能及变形模式.在准静态压缩下,功能梯度结构呈现逐层压溃的变形模式,在接触端产生局部的致密化带,这一模式导致梯度结构吸能特性有一定提升.基于准静态测试数据以及试验变形模式分析,构建了Gibson-Ashby模型,揭示了均质结构弹性模量和屈服强度随等效密度的变化规律;利用该Gibson-Ashby模型,预测了功能梯度结构屈服强度,并构建等应力模型预测了梯度结构的弹性模量,预测结果与实验值具有良好的一致性.对于其动态力学性能,构建了4种冲击速度仿真模型,深入探讨不同冲击速度对梯度结构力学性能的影响规律.功能梯度结构在高速冲击下,由于其壁厚逐层递增的特性,其局部压溃现象更为明显,导致其在高速冲击下的致密化应变显著增大,其吸能特性也有所提升.其中,对数梯度结构具有最高的屈服强度,而Sigmoid梯度结构具有最高的平均平台应力和吸能特性,其比吸能特性为13.01 J/g,相较于相对密度为45%的均质结构而言提升了45%.此外,基于刚性-完美塑性-锁定模型对梯度结构的动态平台应力进行拟合预测,拟合结果与仿真结果吻合度较高,为预测功能梯度结构的动态力学响应提供了计算方法. 展开更多
关键词 三周期极小曲面结构 功能梯度结构 动态冲击 力学性能 吸能特性
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BIM辅助的薄壁曲面混凝土结构施工技术研究 被引量:4
20
作者 徐军 《施工技术》 CAS 北大核心 2017年第S2期1243-1245,共3页
通过分析"以直代曲"木模板及其支撑体系在异形曲面结构施工过程中的运用,研究了基于BIM技术的现场施工定位及误差控制技术、木模板支撑体系、关键部位施工工艺的处理技术等。
关键词 BIM技术 薄壁曲面结构 模板 设计 支撑体系
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