Weaire-Phelan缓冲结构跌落冲击有限元分析

缓冲包装的结构对其缓冲性能具有重要影响。本文设计了两种胞元密度的Weaire-Phelan缓冲结构,其试样体积基本相同、用料体积一致。应用有限元方法对这两种试样受冲击后的压缩变形过程进行了分析,研究了在不同跌落高度、跌落质量下Weaire-Phelan缓冲结构的冲击承载能力和能量吸收特性。结果表明,Weaire-Phelan缓冲结构受冲击后的压缩变形过程与常见的多胞结构类似。首先顶部胞体发生叠缩,然后叠缩逐渐向下传递,最后是一个由下及上和由上及下双向同时渐进叠缩的压溃过程,与蜂窝结构从顶部到底部逐渐依次折叠的压溃方式有所不同。Weaire-Phelan缓冲结构受跌落冲击时的峰值应力、平台应力随跌落高度的增加而增大,而跌落质量对峰值应力、平台应力几乎没有影响;当胞元密度增大,Weaire-Phelan缓冲结构受跌落冲击时的平台应力略有提高,但吸能性能略有降低。本研究可为Weaire-Phelan结构的缓冲包装优化设计提供参考依据。

利用熔岩管道建设月球基地的规划设想

建设永久性月球基地是人类进行月球探索的关键步骤和最终目标,研究月球基地的规划有助于月球基地建设工程的立项和航天战略的稳健实施。本文基于现有的月球探测成果,提出利用熔岩管道建设月球基地的设想,对月球基地选址、结构与构型、设计策略、方案评估进行了分析,提出了建设月球基地的规划方案,拟为未来建设月球基地提供参考。

北京奥运国家游泳中心结构初步设计简介

中标的北京奥运国家游泳中心成功创造性地采用了由气泡理论衍生的新颖合理的多面体空间刚架结构。本文介绍了这一新型多面体空间刚架结构的构成、性能及其有待深化研究的主要课题。同时简要介绍了该工程整体结构体系的构成、计算分析、基础、ETFE充气枕、钢结构抗火设计、施工方法等有关内容。

基于Revit二次开发的多面体参数化建模

基于参数化设计的思想以及Revit提供的程序接口API(Application Programming Interface),结合类Weaire-Phelan多面体(简称类WP多面体)的数学理论,在Revit中进行二次开发,得到类WP多面体的参数化建模插件。插件通过窗体程序和控制参数实现了类WP多面体基本单元的建模、选型和基本组合的建模。通过实例验证了该插件在类WP多面体选型过程的正确性。本研究成果可直接用于BIM产生多面体空间结构。

泡沫陶瓷内热输运现象的数值模拟研究

本文以Weaire-Phelan泡沫模型为基本骨架,构建了理想化的泡沫陶瓷几何模型.采用周期性边界条件,通过直接模拟,给出了多孔介质局部热非平衡模型所需要的体平均努塞尔数和雷诺数之间的基本关系Nu_d=0.26Re_d^(3×10^(-4)a_i+0.61).数值结果表明:主流方向对压力降和对流传热的影响很小。陶瓷骨架的存在使很小的本征速度产生很强的空间扰动。当流动为湍流时,比表面积是影响对流换热系数的主要因素.孔尺度下,采用数值模拟方法计算的压力降与实验关联式的预测值基本吻合。比较文献中多种关系式的计算结果,本文推荐使用修正的Ergun方程和Richardson等人给出的实验关联式计算压力降.

新型多面体空间刚架的基本单元研究

基于气泡理论的多面体空间刚架是一种全新的空间结构,具有重复性高、汇交杆件少、节点种类少,结构承载、抗震、延性好等特点,在国家游泳中心“水立方”结构中得以应用。这种新型结构的基本单元是气泡理论中对三维空间进行有效填充的多面体。本文提出了新型多面体空间刚架结构中的基本单元———类Weaire-Phelan多面体单元,并通过图形解析和数学解析两种方法研究基本单元的几何构成,揭示了该类单元的重要特征———其基本形状仅由一个独立参数所控制,可定义其为形状控制参数c,并进一步揭示了多面体空间刚架中c的合理取值范围以及c和空间刚架总杆长及杆长种数的关系。这些研究成果为这一新型结构的几何构成奠定了理论基础。