新工科背景下混凝土结构设计原理实践教学改革探索

实践教学是专业教学的重要组成部分,是培养学生从基本理论运用到解决工程实际问题能力的关键环节。根据新工科背景下土木工程人才培养应满足国家和社会发展的需求,本文对混凝土结构设计原理课程设计实践教学进行探索,学生在缺乏工程实践经验的情况下,利用Excel计算软件的数据比较和统计分析功能,通过线上线下相结合,让学生在有限的时间内,得到较为合理的构件设计方案,为创新教学方法、提高实践教学质量,为支撑新模式、新理念下土木工程专业实践课教学提供参考。

设备列车自移与起重机构的结构设计与优化

为了有效地提高煤矿的生产效率,减少工人的劳动强度,免去设备列车拉移过程的轨道安装和拆卸工序,确保井下辅助运输安全,实施综采工作面的自动化、高效开采,设备列车安全高效运行,文章使用自顶向下、逐步求精的程序设计方法,结合现有的大型设备提升机构,采用新的结构整体布置形式,设计了一种设备与轨道在大坡度巷道中的大步距交替自动前移,且能自主调偏的设备列车自移机构,以及一种能够随综采工作面的前移而前进的设备列车起重机构;并且对设备列车的平板车架与起重机构的支撑立柱进行拓扑优化设计,优化后平板车架与支撑立柱的质量分别降低了11.17%和12.84%,达到了机构轻量化设计要求。

骨组织工程中传统与仿生支架结构设计的差异

背景:多孔支架作为新骨生长的临时基质在骨修复过程中起着关键作用,其中多孔支架的结构设计是骨修复过程中的研究重点。目的:综述传统支架(规则、均匀的支架)和仿生支架(不规则、不均匀的支架)在骨组织工程研究领域的应用。方法:检索中国知网(CNKI)、维普、万方、Web of Science、Science Direct、PubMed、EI等数据库,选取2008年1月至2024年3月发表的文献,中文检索词为“骨组织工程,仿生支架,骨小梁,传统支架,骨修复,三周期极小曲面”,英文检索词为“bone tissue engineering,bionic scaffolds,bone trabeculae,traditional scaffolds,bone repair,TPMS”。最终纳入81篇文献进行综述。结果与结论:骨支架的结构设计是实现骨修复和骨再生的关键,骨组织工程中的支架技术已取得显著进展。传统的规则多孔支架因简单的制造流程和良好的机械性能被广泛应用,然而这类支架往往缺乏生物活性,难以模拟自然骨组织的复杂微环境,限制了其在促进细胞增殖和骨再生方面的能力。相反,仿生支架通过模拟自然骨组织的结构特征,提供了更适宜的生理微环境,促进了成骨细胞的增殖、分化及新骨的形成,为骨缺损有效治疗提供了新的思路。尽管仿生支架在理论上具有巨大的潜力,但在实际应用中仍面临诸多挑战,支架的生物相容性、生物活性及长期稳定性等因素仍需通过临床试验进行进一步验证。

基于纤维混杂的防弹防刺材料结构设计与优化

反恐处突人员在处理城市暴力恐袭事件时需要同时应对刀刺及枪击的威胁,单一防护功能的防护服难以保障生命安全。根据防弹和防刺机理,将防弹和防刺材料进行组合设计可达到多功能的防护效果。目前基于组合材料的双防服研制方法主要为实验试错,设计效率低下,成本较高。针对这一问题,提出一种基于能量吸收准则的纤维混杂防弹防刺结构理论设计与优化方法,开展单一防护材料即浸胶芳纶布和超高分子量聚乙烯(Ultra high molecular weight Polyethylene,PE)无纬布的弹道实验和动态穿刺实验,计算单一材料的弹道动能吸收和穿刺动能吸收。基于能量守恒定律,设计给定8500 g/m^(2)面密度下的防弹防刺组合结构,得到防弹与防刺材料的层数范围。经过弹道及动态穿刺实验验证,理论计算安全余量充足,11层浸胶芳纶布加18层PE无纬布组合满足公安部《GA68—2019警用防刺服》及警用三级防弹要求且最为轻便,面密度8390 g/m^(2)。对防弹防刺结构进行优化设计,得到面密度为8370 g/m^(2)的最轻量组合结构(9层浸胶芳纶布加21层PE无纬布),研究成果可为双防服的工程设计与创新应用提供参考。

基于UG的海带自动化切割机结构设计

现有的海带切割方式多为人工切割和传统机械切割,存在着劳动强度大、生产效率低等缺陷。对此,文中设计了一款海带自动化切割机,主要包括运输及测量机构、检测机构、切割机构和压力装置,通过各机构相互配合,实现海带的自动化切割。海带自动化切割机能有效提高切割效率、保证成品质量,为沿海地区海产品加工预处理提供了新的发展方向。

探讨工业与民用建筑结构设计安全性存在的问题与优化措施

随着建筑规模的扩大,数量的持续增加,建筑安全问题越发受到人们的关注,尤其是建筑结构安全。据相关调查数据显示,国内很多建筑物受到严重自然灾害的冲击都可能埋下严重的风险隐患,从而出现倾斜、坍塌等问题,此时建筑内居民的人身与财产安全就会受到极大的威胁。上述问题的出现在很一定程度上是建筑结构设计考虑不周全而引起,长此以往,建筑结构会出现变形,墙体会出现裂缝,导致建筑整体质量不断下降,影响建筑安全性能。基于此,本文以工业与民用建筑结构设计为切入点,分析了建筑结构设计的安全作用,探讨了建筑结构设计存在的安全问题,提出了有针对性的优化措施,旨在提升建筑结构设计水平,保证建筑结构安全性与稳定性。

辅助装配的升降台结构设计

针对变压器生产效率低、成本高等问题,设计一种辅助装配的升降台。确定升降台的总体方案设计:分析液压缸推力与起升角的关系,完成升降台整体结构设计与建模,对关键轴、销等部件进行有限元分析,以及完成液压驱动系统的设计。该升降台具有结构简单、操作维护方便、使用寿命长、造价低廉等特点。

燃煤电厂新型SCR反应器结构设计

燃煤电厂目前普遍采用选择性催化还原(SCR)法进行烟气脱硝,SCR反应器是烟气脱硝处理的主要设备,其设计方案直接影响烟气脱硝性能.SCR反应器在运行时承受多种荷载和作用,常规设计通常采用保守的框架形式,其材料利用率和受力性能存在局限性.为实现SCR反应器结构的高性能设计,对其受力特点和结构方案进行了研究,形成了结构空间布置和截面优化、提高结构刚度、温度应力和膨胀变形控制、内部压力控制、防积灰措施等关键技术解决方案,设计了一种新型SCR反应器结构.结果表明:该新型SCR反应器结构布置合理,催化剂层大梁的高度可以降低约50%,总用钢量可以节省约20%,同时有限元仿真分析表明结构具有良好的受力性能和安全性能.该新型SCR反应器在多个项目中得到了应用,使电厂氮氧化物(NO_(x))排放得到了有效控制,产生了显著的效益.

不规则高层建筑结构设计分析与研究

不规则高层建筑结构设计分析与研究是一个既复杂又高度跨学科的领域,其涵盖了结构工程、建筑设计、材料科学和计算机科学等多个维度。随着城市化进程的加快和建筑技术的持续进步,不规则高层建筑因其独树一帜的形态和多样化的功能需求而日益增多。本文致力于探究不规则高层建筑结构设计的挑战与优化方法,通过整合并应用这些方法和工具,实现不规则高层建筑在安全性、经济性、美观性及环境影响等方面的综合优化。

建筑节能技术在新型住宅结构设计中的应用探讨

在全球气候变化和能源短缺的背景下,如何通过建筑节能技术提升新型住宅的能效成为当前建筑领域的重要议题。本文探索并实践验证了集成化建筑节能技术在新型住宅设计中的应用。通过选取具有代表性的新型住宅进行能效评估、模拟分析与实地测试,我们发现该技术显著提升了住宅的热环境性能,降低了能源消耗,具有较高的实用价值。具体而言,隔热材料的合理应用、设计优化以及太阳能的充分利用是推动新型住宅能源效率提升的关键因素。本研究成果可为国内未来住宅节能建设提供有益启示。

晋江世纪大道大跨径简支钢箱梁上部结构设计

晋江世纪大道南延伸至科院路(南安段)工程奎峰大桥采用单孔跨径66m简支钢箱梁桥上跨主路左、右辅道。本文应用MIDAS对大跨径简支钢箱梁上部结构进行有限元分析,结果表明,结构验算满足规范要求,充分体现了大跨径简支钢箱梁的结构性能及受力特征。前期设计阶段对钢箱梁上部结构往往仅采用杆系模型进行匡算分析,即此阶段仅考虑第一体系受力分析结果,计算结果表明第二体系应力较大,不容忽视。本文大跨径钢箱梁顶、底、腹板、加劲板、横隔板等构造尺寸、布置等细节可为类似的钢箱梁上部结构设计提供参考。

大规格楔式闸阀的结构设计及优化

大规格闸阀有低流阻、高可靠性以及使用周期长等特点,被广泛应用于矿山、冶金和石油等行业。但大规格闸阀的主阀体内腔较大,且截面形状不规则,根据传统设计方法难以精确计算强度,导致阀门设计过于保守,造成成本高、效率低等缺陷。本文利用CAD技术对大规格楔形闸阀进行改良,提高材料成本合理化布局,简化制造和装配,提高了工作效率。通过ANSYS有限元分析和Autodesk Inventor三维建模等方式,可以使优化后阀体和闸板应力分别减少4.26%和15.83%,显著降低阀门重量和成本,为大规格阀门设计提供参考。

高性能混凝土在结构设计中的应用研究

由于高性能混凝土(HPC)材料有着优异的力学性能及耐久性,因此它在结构设计中的应用得到了广泛的关注和研究。本研究以HPC材料为基础,探讨了其在结构设计中的应用。首先,对HPC的材料特性进行了深入的分析和理解,然后将理论知识与实际工程相结合,通过案例分析了HPC在桥梁、高楼、水利工程等重大工程项目中的应用效果。研究结果表明,HPC的使用不仅能提高结构抗震性、耐久性和安全性,而且能降低建筑工程的维护成本,具有显著的经济效益和社会效益。本研究为推广HPC在结构设计中的应用提供了有益的数据支持和应用经验。

搬运桁架机器人的工作原理与结构设计

随着工业4.0时代的到来,智能制造产业升级加速推进,自动化物料搬运系统在提升生产效率方面发挥着越来越重要的作用。然而,传统的搬运设备在大空间、重载荷工况下普遍存在精度不足、柔性差等问题,难以满足现代智能制造的需求。本文从搬运桁架机器人的工作原理出发,提出了基于模块化设计的主体框架优化方案,研究了多自由度机械手臂结构与智能化电控系统的深度融合技术并对大跨度横梁变形补偿机制的结构设计,旨在通过该设计方案提升桁架机器人的定位精度和负载能力,以期为推进智能制造装备的技术进步提供新的思路。

某IED干扰装置的散热结构设计及优化

在错综复杂的现代战争环境中,如何应对简易爆炸装置(IED)带来的破坏性影响是一项艰巨的挑战,需要创新的解决方案来减轻或消除这种影响。鉴于此,深入研究了IED干扰装置设计中的关键因素,对其中特别重要的散热结构进行了深入设计,并通过计算流体动力学(CFD)模拟和实验测试验证了所提设计的可靠性。CFD模拟由仿真软件Icepak执行,提供了温度梯度云图,同时搭建实验平台进行测试,得到了证实模拟结果的实验数据。该研究不仅丰富了IED干扰装置散热结构设计理论,也为相关领域的研究提供了有益借鉴。

硅碳复合材料结构设计及其在锂离子电池中的应用进展

新能源行业的快速发展对锂离子电池能量密度的需求提出了更高的要求。传统石墨负极容量接近理论极限,而硅材料凭借高比容量、低锂化电位和丰富储量,成为下一代高性能锂离子电池的理想选择。然而,硅材料在合金化过程中会产生巨大的体积变化,且其较差的本征电子导电性,限制了进一步的产业化应用。通过与具有优异导电性及良好稳定性的碳材料复合可有效解决上述问题。本文基于硅材料的反应机理及体积膨胀引发的问题,阐述了硅碳复合材料的性能优势及研究进展,对包覆型、负载型以及分散型硅碳复合材料的结构设计策略进行了分析对比,并在成本、可制造性等方面对未来硅碳材料的应用进行了展望。

建筑结构设计中的隔震减震措施分析

地震作为一种破坏力极强的自然灾害,对建筑物的安全和稳定构成了极大的威胁,随着建筑技术水平的不断提高,隔震减震技术作为一种有效的结构抗震措施,得到了越来越多的关注。通过对隔震减震技术在建筑结构设计中的应用研究,阐明了地震对建筑结构的危害性,然后,分析了减震隔震减震技术的基本原理,并通过对常见隔震系统和减震技术的分类和分析,结合实际案例,讨论了隔震减震措施在建筑结构设计中的应用要点,以期对于提高我国建筑结构的抗震性能,具有重要的理论意义和工程应用价值。

高层建筑悬挑钢支架结构设计与施工技术要点分析

悬挑钢支架是现代建筑工程模板施工中常见的支撑体系,其能够提高承受较大的荷载,有助于提高支撑体系的稳定性和安全性。为了进一步发挥悬挑钢支架结构的应用效果,文章首先对高层建筑悬挑钢支架结构的设计方法进行分析,然后以工程项目为研究对象,细致地探讨悬挑钢支架结构施工技术要点,并且对该支撑体系的应用效果进行分析,以期为同行提供参考和借鉴。

建筑钢结构设计中稳定性的设计研究

建筑工程项目的持久耐用性在很大程度上依赖于钢结构所展现出的卓越稳定性。正因如此,钢结构建筑的稳定性分析日益成为业界关注的焦点,促使人们不断深化对钢结构受力特性的研究并精确地进行稳定性分析与计算。在实际应用中,建筑钢结构往往需要承受来自外部的各种荷载作用。对这些荷载作用下的钢结构进行受力分析时,我们不难发现其受力状态往往呈现出非线性特征。换句话说,钢结构的受力曲线并非简单的直线关系而是呈现出复杂的非线性形态。鉴于此,我们在对建筑钢结构进行分析时,通常会采用几何非线性的分析方法。这种方法能够更准确地捕捉到钢结构在受力过程中的真实变形和应力状态,从而为我们提供更加可靠的分析结果。

大型水电站尾水管扩散段结构设计与顶板施工技术优化

大型水电站尾水管扩散段的构造设计对于加强水流分布均匀性有着积极的影响,为了更好地保护下游生态环境,可结合合理的规划设计增加项目总体安全性,简化施工程序。除此之外,尾水管扩散段结构设计与顶板施工优化能有效改善经济效益维度,根据精心策划设计的每个细节,可保证水电站实现安全高效的运作状态,保护下游的自然环境。文章首先对尾水管扩散段结构设计与顶板施工优化意义进行浅要分析,结合实际水电站项目背景对大型水电站尾水管扩散段结构布局原则及参数进行研究,并提出科学的施工优化措施,以期更好地推动大型水电站的长期运营效率。