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研究团队开发新型机械超材料 超轻/防止变形

2021-03-18 07:52:45 已读
 【轿车资料网】经过张拉全体,将孤立的刚性杆集成至灵敏的系索网状结构中,然后产生十分轻的自我张拉桁架结构物。

据外媒报导,盖世轿车讯 据外媒报导,加州大学欧文分校(University of California, Irvine)和佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的工程师们开发了一种新式机械超资料,能够避免变形和产生毛病。他们选用了张拉全体的办法,这是一种前史长达百年的规划办法,将孤立的刚性杆集成至灵敏的系索网状结构中,然后产生十分轻的自我张拉桁架结构物。

 

 

(图片来历:ICU)

研讨小组从950纳米直径的构件开端,经过一种杂乱的直接激光写入技能,以产生巨细在10-20微米之间的根本单元格。这些单元格被构建成具有8个单元的超级单元格,可与其他单元格组成连续性结构。接着,研讨人员进行核算建模和室内试验,并观察到这些结构表现出共同的均匀变形行为,并且不存在部分过应力或运用缺乏现象。

 

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该团队发现,新式超资料的形变度提高了25倍。比起最先进的网格摆放,其能量吸收能力成级数递加。研讨人员Lorenzo Valdevit表明:“几十年来,对张拉全体结构的研讨一直在进行。几年前,佐治亚理工学院的Julian Rimoli教授从理论上提出恰当的周期性张拉全体网格概念。经过这个项目,咱们初次实践研制出这些超资料,并进行了功能演示。”

在为行星着陆器开发结构装备时,佐治亚理工学院的团队发现,根据张拉全体的飞行器能够接受其单个部件的严峻变形或曲折,而不会产生崩塌,这是在其他结构中从未观察到的。研讨人员Rimoli教授表明:“咱们因而产生了使用相同原理制作超资料的主意,并发现了第一种3D张拉全体超资料。”

经过立异添加剂制作技能,超轻且巩固的传统结构根据微米级桁架和网格,在飞机、风力涡轮机叶片和其他许多使用中,具有替代较重固体物质的潜力,遭到工程师们的亲近重视。这些抢先资料具有优异的特性,但与其他承重结构相同,假如超负载,依然简单构成损坏。首要研讨人员Jens Bauer表明:“在常见的纳米结构资猜中,毛病一般始于高度部分化变形。剪切带、表面上的裂缝以及在某一区域呈现的壁体和支柱曲折,会引起连锁反应,导致整个结构坍毁。”当受压构件曲折时,受拉构件则不会,导致桁架网格开端坍毁。一般情况下,这些部件在公共节点上互相衔接,只需其间一个产生毛病,或许敏捷蔓延至整个结构。

相反,张拉全体结构的受压构件构成闭合环路,互相阻隔,仅经过受拉构件衔接。在这种情况下,受压构件的不稳定性只能经过拉伸载荷途径传递。假如它们没有产生开裂,就不会表现出不稳定性。向下推张拉全体体系,整个结构会均匀紧缩,然后避免产生部分损坏,避免毛病。

UCI研讨人员Valdevit表明,张拉全体超资料表现出史无前例的抗毛病性、极点能量吸收、形变度和强度,超越其他一切类型的抢先轻质结构。“这项研讨为规划先进工程体系供给了重要根底,比方可重复运用的冲击维护体系,以及自适应承重结构。”


  新能源 标签: 轿车资料 机械 超轻  
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