 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( апрель 2011 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Активная структура (также известная как смарт или адаптивная структура ) представляет собой механическая структуру с возможностью изменять свою конфигурацию, форму или свойства в ответ на изменения в окружающей среде. [ необходима цитата ]
Термин «активная конструкция» также относится к конструкциям, которые, в отличие от традиционных инженерных сооружений (например, мостов, зданий), требуют постоянного движения и, следовательно, потребляемой мощности, чтобы оставаться стабильными. [ необходима цитата ] Преимущество активных структур в том, что они могут быть намного более массивными, чем традиционные статические конструкции : примером может быть космический фонтан , здание, выходящее на орбиту.
Функция [ править ]
Результатом деятельности является конструкция, более подходящая для типа и величины несущей нагрузки. Например, изменение ориентации балки может снизить максимальный уровень напряжения или деформации, в то время как изменение формы может сделать конструкцию менее восприимчивой к динамическим колебаниям. [ необходима цитата ] Хорошим примером адаптивной структуры является человеческое тело, в котором скелет несет широкий диапазон нагрузок, а мышцы для этого меняют свою конфигурацию. Подумайте о том, чтобы носить с собой рюкзак. Если бы верхняя часть тела не могла слегка отрегулировать центр масс всей системы, наклоняясь вперед, человек упал бы на спину.
Активная конструкция состоит из трех неотъемлемых компонентов, помимо несущей части. Это датчики , процессор и исполнительные механизмы . [ необходимая цитата ] В случае человеческого тела сенсорные нервы - это сенсоры, которые собирают информацию об окружающей среде. Мозг действует как процессор, оценивая информацию и решая действовать соответствующим образом, и, следовательно, инструктирует мышцы, которые действуют как исполнительные механизмы, для ответа. В тяжелом машиностроении уже существует новая тенденция включать активацию в мосты и купола, чтобы минимизировать вибрации при ветре и землетрясениях. нагрузки.
Авиационная и аэрокосмическая техника были основной движущей силой в разработке современных активных структур. [ необходима цитата ] Самолет (и космический корабль ) требует адаптации, потому что они подвергаются воздействию множества различных сред и, следовательно, нагрузок в течение своего срока службы. Перед запуском они подвергаются гравитации или статическим нагрузкам, во время взлета они подвергаются экстремальным динамическим и инерционным нагрузкам, а в полете они должны быть в конфигурации, которая минимизирует сопротивление, но способствует подъемной силе. Много усилий было вложено в адаптивные крылья самолета.создать такой, который может управлять разделением пограничных слоев и турбулентностью. Многие космические конструкции используют адаптивность, чтобы выдерживать экстремальные экологические проблемы в космосе или для достижения точной точности. Например, космические антенны и зеркала могут быть активированы для точной ориентации. По мере развития космической техники требуется, чтобы некоторое чувствительное оборудование (а именно интерферометрические оптические и инфракрасные астрономические инструменты) имело точное положение с точностью до нескольких нанометров , в то время как поддерживающая активная структура имеет размеры в десятки метров.
Дизайн [ править ]
Существующие на рынке приводы, созданные руками человека, даже самые сложные, почти все одномерные. [ необходима цитата ] Это означает, что они способны расширяться и сжиматься только вдоль одной оси или вращаться вокруг нее. Приводы, способные перемещаться как в прямом, так и в обратном направлении, известны как двухходовые приводы, в отличие от односторонних приводов, которые могут двигаться только в одном направлении. Ограничивающие возможности приводов ограничивают активные конструкции двумя основными типами: активные ферменные конструкции на основе линейных приводов и манипуляторы на основе поворотных приводов.
Хорошая активная структура имеет ряд требований. Во-первых, он должен легко приводиться в действие. Срабатывание должно быть энергосберегающим. Поэтому структура, которая является очень жесткой и сильно сопротивляется морфингу, нежелательна. Во-вторых, полученная конструкция должна иметь структурную целостность, чтобы выдерживать расчетные нагрузки. Следовательно, процесс срабатывания не должен подвергать опасности прочность конструкции. Точнее, мы можем сказать: мы ищем активную конструкцию, в которой приведение в действие некоторых элементов приведет к изменению геометрии без существенного изменения ее напряженного состояния. Другими словами, конструкция, которая обладает как статической, так и кинематической определенностью , оптимальна для приведения в действие. [ необходима цитата ]
Приложения [ править ]
Технология активного управления применяется в гражданском строительстве, машиностроении и авиакосмической промышленности. Хотя большинство гражданских инженерных сооружений статичны, в некоторых гражданских сооружениях используется активный контроль для защиты от сейсмической нагрузки, ветровой нагрузки и вибрации окружающей среды. [1] Также предлагается использовать активный контроль для целей устойчивости к ущербу, когда вмешательство человека ограничено. [2] Коркмаз и др. продемонстрирована конфигурация активной системы контроля устойчивости к повреждениям и развертывания моста. [3]
См. Также [ править ]
- Джеймс Э. Хаббард-младший
- Настроенный массовый демпфер
Ссылки [ править ]
- ^ С. Коркмаз (2011). Обзор активного структурного контроля: проблемы инженерной информатики. Компьютеры и конструкции . DOI : 10.1016 / j.compstruc.2011.07.010
- ^ С. Коркмаз и др. (2011). Определение стратегий контроля устойчивости активной структуры тенсегрити к повреждениям. Инженерные сооружения , 33: 6, с. 1930-1939 гг. DOI : 10.1016 / j.engstruct.2011.02.031
- ^ С. Коркмаз и др. (2011). Конфигурация системы контроля устойчивости тенсегрити-мостика к повреждениям. Передовая инженерная информатика . DOI : 10.1016 / j.aei.2011.10.002
Внешние ссылки [ править ]
- Швейцарский федеральный технологический институт (EPFL), Лаборатория прикладных вычислений и механики (IMAC)
- Лаборатория развертываемых структур Кембриджского университета
- Hoberman Associates - Трансформируемый дизайн
- CRG Technology: процессы морфинга
- Отдельно стоящая конструкция космического лифта: практичная альтернатива космическому тросу
