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工字型自锁结构设计与静态力学性能研究

工字型自锁结构设计与静态力学性能研究

作者：刘晓博重庆大学

学位级别：硕士

日常生活中经常发生冲击爆炸问题,其中诸如车祸等有害碰撞严重威胁人们的生命财产安全。薄壁结构作为重要缓冲防护结构,具有诸多优异特性,例如质量轻、成本低、可设计性强等,在航空航天、交通运输等多个领域得到了广泛应用。为避免结构... 详细信息

日常生活中经常发生冲击爆炸问题,其中诸如车祸等有害碰撞严重威胁人们的生命财产安全。薄壁结构作为重要缓冲防护结构,具有诸多优异特性,例如质量轻、成本低、可设计性强等,在航空航天、交通运输等多个领域得到了广泛应用。为避免结构飞溅等二次冲击伤害,传统的薄壁管吸能结构通常需要施加额外的外界约束。因此发展一种可扩展组装、易于拆卸、便于运输的可扩展薄壁自锁吸能结构成为迫切需求。然而,现有自锁结构存在比吸能较低的问题。本文围绕提高结构比吸能的目标,提出了蜂窝填充自锁结构、变截面扁工字型自锁结构和多阶变截面工字型自锁结构,研究了结构及系统的准静态力学响应和变形失效特性,主要研究内容如下:(1)利用蜂窝的面外力学性能高的优势和自锁结构可扩展、易组装等功能性方面的优势,提出了蜂窝填充自锁管结构,通过实验和数值模拟的方法对比研究了填充蜂窝前后自锁结构/系统在准静态压缩下的变形模式、承载能力和吸能性能,并与现有自锁结构进行了对比研究。(2)基于超折叠单元理论,建立了静态压缩下方形蜂窝填充工字矩形自锁管结构的平均压缩力预测模型。研究了填充蜂窝孔隙率、蜂窝排布方式、装配间隙、堆叠方式等因素对结构变形和吸能的影响规律。(3)基于多阶和扁平化设计思想,提出了一种全方位自锁的变截面工字型自锁结构,通过准静态纵向侧压实验研究了工字型薄壁结构的力学性能,并建立了变截面工字型薄壁结构的有限元模型,同时以提高结构比吸能为目标对结构进行了优化设计。

关键词：自锁结构薄壁结构蜂窝填充力学性能

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自锁结构盖板及吊装工具的研制与应用

现代制造技术与装备 2023年第3期59卷 65-67页

作者：宋书生深圳供电局有限公司深圳518000

城市内配网电缆包括地下敷设和墙壁敷设两种方式。随着现代化城市建设的发展,电缆沟和管沟等地下敷设方式越来越普遍。电缆沟需要使用大量盖板封闭沟道和检修井。对电缆进行检修维护时,可打开盖板进入沟道作业,检修井盖方便工作人员正... 详细信息

城市内配网电缆包括地下敷设和墙壁敷设两种方式。随着现代化城市建设的发展,电缆沟和管沟等地下敷设方式越来越普遍。电缆沟需要使用大量盖板封闭沟道和检修井。对电缆进行检修维护时,可打开盖板进入沟道作业,检修井盖方便工作人员正常操作,但也给一些不法分子偷盗电缆、私自敷设低压线路以及占用地下资源等违规行为提供了便利。为了增加非法开启盖板的技术难度,降低无关人员侵入电缆沟进行违规操作的可能性,研究一种带有自锁性能的盖板,并改进打开盖板的工具。

关键词：自锁结构盖板吊装工具

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产品设计中自锁结构的研究简述

设计艺术研究 2019年第4期9卷 92-97,116页

作者：肖艳芳李鹏陶毓博潘玲东北林业大学

本文对产品设计中自锁结构研究的相关文献进行了整理与归纳,综述了自锁结构设计的模型分析切割法和运算法则组装法的研究与应用现状,并分析了两种方法的优势与缺点,最后对产品自锁结构设计的研究提出了期待和展望。

关键词：产品设计自锁结构 3D打印技术

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电梯层门门锁在扒门力的作用下自锁结构探讨

中国电梯 2020年第11期31卷 22-25,34页

作者：王兆安蒂森克虏伯电梯产品设计中心(上海) 上海201602

探讨了电梯层门门锁装置结构力学模型的受力情况,并结合实际案例分析了门锁机构设计中的风险及解决方案,并提出了门锁理想结构方案。

关键词：电梯层门门锁自锁结构扒门力

自然界的超薄柔性装甲:露珠陀蝶螺外壳中螺旋状文石纤维的自锁结构及其机械性质

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自然界的超薄柔性装甲:露珠陀蝶螺外壳中螺旋状文石纤维的自锁结...

中国化学会第十三届胶体与界面化学会议

作者：张泰基马玉荣齐利民北京大学化学与分子工程学院

自然界中许多生物矿物材料具有优越的机械性质,这是人工合成材料难以达到的,其主要原因在于生物矿物中特殊的由多种材料构建的多级有序微观结构。因此对生物矿物中特殊结构的研究也成为仿生材料合成领域的一个重要方面。露珠陀蝶螺（Cav... 详细信息

自然界中许多生物矿物材料具有优越的机械性质,这是人工合成材料难以达到的,其主要原因在于生物矿物中特殊的由多种材料构建的多级有序微观结构。因此对生物矿物中特殊结构的研究也成为仿生材料合成领域的一个重要方面。露珠陀蝶螺（Cavolinia uncinata,CU）是一种翼足目海洋浮游生物,它有一个由文石型碳酸钙构成的超薄矿化外壳（～20mm）,据报道它的壳具有一种由螺旋纤维构成的新颖结构。但是一直没有准确的证据表明这种新颖的螺旋结构的存在,而且这种特殊结构的功能至今未知。因此我们结合多种技术详细研究了CU壳的微观结构和晶体学取向一致性。我们首次通过结合螺旋状纤维模型和壳的SEM照片提供了这种特殊的螺旋纤维紧密堆积结构存在的有力证据,而且这些螺旋纤维具有自锁结构和晶体学取向性。纳米压印实验表明这种螺旋结构和晶体学取向性使得CU的超薄外壳具有各向异性的机械性质。

关键词：矿化组织超薄外壳自锁结构螺旋纤维各向异性机械性能

来源： cnki会议评论

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基于自锁结构的尺蠖式压电直线驱动器设计

煤矿机械 2023年第7期44卷 23-25页

作者：赵伟杰张然大连理工大学辽宁大连116024

设计了一种具有大行程、大输出力的尺蠖式压电直线驱动器。驱动器包括左、右2组结构相同的箝位机构、主驱动压电陶瓷以及输出方轴。该驱动器结构相对简单紧凑,并可断电自锁。箝位机构采用自锁结构,具有足够大的箝位力,因此驱动器可以有... 详细信息

设计了一种具有大行程、大输出力的尺蠖式压电直线驱动器。驱动器包括左、右2组结构相同的箝位机构、主驱动压电陶瓷以及输出方轴。该驱动器结构相对简单紧凑,并可断电自锁。箝位机构采用自锁结构,具有足够大的箝位力,因此驱动器可以有效实现较大的输出力。最后采用有限元法对箝位机构的位移、应力、振动模态以及固有频率进行了仿真分析,对其进行结构优化。

关键词：尺蠖直线驱动器箝位机构压电陶瓷叠堆自锁结构

双叉戟状空间自锁吸能系统设计及吸能性能研究

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工程力学 2024年第11期41卷 57-66页

作者：王柯文朱一林赵翔于超邵永波西南石油大学土木工程与测绘学院工程安全与防护研究院四川成都610500 西南科技大学工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 西南交通大学力学与航空航天学院四川成都610031

自锁吸能系统可无需外加约束而避免元件在冲击荷载下的横向飞溅,具有广阔的应用前景。然而,已有自锁吸能系统大都只在特定方向具有自锁稳定性,构型复杂且造价昂贵,或截面形状特殊,不便拆装,制约了应用和推广。为此,该文提出了一种新型... 详细信息

自锁吸能系统可无需外加约束而避免元件在冲击荷载下的横向飞溅,具有广阔的应用前景。然而,已有自锁吸能系统大都只在特定方向具有自锁稳定性,构型复杂且造价昂贵,或截面形状特殊,不便拆装,制约了应用和推广。为此,该文提出了一种新型的多向自锁能量吸收系统,由具有双叉戟状横截面的薄壁管组成,拆装方式灵活便捷。当系统受冲击时,管件的管槽限制了相邻主体管的位移,使管件系统在空间多个方向的冲击载荷下,均可实现自锁,并且充分变形,稳定吸能。通过有限元分析,系统考察了双叉戟单管的几何参数效应以及阵列轮廓尺寸对系统吸能特性的影响。相较于已有的自锁系统,该文发展的双叉戟自锁吸能系统具有更优异的吸能特性。

关键词：能量吸收自锁结构薄壁结构双叉戟状管力学超材料

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山区河流河床基岩暴露与沙卵石覆盖反常关系研究——以陇西河为例

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四川大学学报（工程科学版） 2017年第S1期49卷 44-49页

作者：顾继一范念念刘兴年四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院四川成都610065

山区河流不同河段的河床形态常处于基岩暴露与沙卵石覆盖的相间变化中。野外调查发现,至少在青藏高原与四川盆地过渡带,不少河流出现坡度大而沙卵石覆盖多,坡度小而基岩暴露多的现象。为了研究该反常规律,以岷江二级支流陇西河为例,进... 详细信息

山区河流不同河段的河床形态常处于基岩暴露与沙卵石覆盖的相间变化中。野外调查发现,至少在青藏高原与四川盆地过渡带,不少河流出现坡度大而沙卵石覆盖多,坡度小而基岩暴露多的现象。为了研究该反常规律,以岷江二级支流陇西河为例,进行多次野外观测与数据采集,通过提取流域地形数据,得到并分析其干流沿程剖面,并结合已有的室内水槽试验研究结果,进一步说明床面沙卵石的运动情况与分布特性,得到以下结论:陇西河流域岩性以砂岩为主,干流从上游向下游依次出现陡、缓、陡、缓交替的4段,平均坡度依次为8.1%、0.2%、6.2%和1.2%;较陡的两段全部沙卵石覆盖,较缓的两段全部基岩暴露。产生这种现象的原因:一是较陡段泥沙颗粒通过两侧山体崩塌滑坡侧向补给,床面大尺寸漂石与周围的较细颗粒会逐渐形成相对稳定且水流阻力大的自锁结构,且床面粗糙,有助于提高床面抗冲刷性,抑制基岩的暴露,因此导致输送到下游较缓段的输沙率很低;二是砂岩颗粒岩性较软,少量被输移到下游的颗粒容易破碎成更小的颗粒,更容易被输移,使得较缓段基岩暴露现象突出。较陡段被沙卵石覆盖,将有效抑制窄深处基岩河床的侵蚀下切速率,从而进一步影响相关流域地貌的演化,如增加河流袭夺的机率。

关键词：基岩暴露沙卵石覆盖沿程剖面自锁结构

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曲面双叉戟自锁吸能系统设计及吸能性能研究

力学季刊 2024年第3期45卷 706-716页

作者：朱一林钟朋傅烨卢福聪西南石油大学工程安全与防护研究院土木工程与测绘学院四川成都610500 四川大学灾变力学与工程防灾四川省重点实验室四川成都610065 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004

自锁吸能系统无需外加约束或内部连接即可抵挡外部冲击而不发生元件飞溅,在吸能防护领域引起了广泛关注.然而,现有吸能系统大多为块体式平面自锁吸能系统,无法对曲面构筑物提供有效防护.为此,本文发展了一种能与曲面构筑物紧密贴合的新... 详细信息

自锁吸能系统无需外加约束或内部连接即可抵挡外部冲击而不发生元件飞溅,在吸能防护领域引起了广泛关注.然而,现有吸能系统大多为块体式平面自锁吸能系统,无法对曲面构筑物提供有效防护.为此,本文发展了一种能与曲面构筑物紧密贴合的新型曲面自锁能量吸收系统.吸能系统由曲面双叉戟状薄壁管组装构成,结构简单、易于生产且可灵活拆装.基于有限元仿真,本文进而系统地研究了曲面双叉戟状薄壁管系统和单管的吸能特性.结果表明:当系统受冲击时,管件的齿状结构及齿间管槽可限制相邻管件的位移,使系统在冲击载荷作用下能够实现自锁;管件在冲击过程中始终与曲面构筑物保持贴合;此外,吸能系统仅受冲击侧管件参与变形.因此,曲面自锁系统可对曲面构筑物提供有效的防护,并且可重复利用,具有较高的经济性.

关键词：能量吸收自锁结构曲面结构薄壁结构力学超材料