Активная структура - Active structure

An активная структура (также известный как умная или адаптивная структура) это механический структура с возможностью изменения своей конфигурации, формы или свойств в ответ на изменения в окружающей среде.[нужна цитата ]

Термин активная структура также относится к структуры что, в отличие от традиционных инженерное дело Конструкции (например, мосты, здания) требуют постоянного движения и, следовательно, потребляемой мощности, чтобы оставаться стабильными.[нужна цитата ] Преимущество активных конструкций в том, что они могут быть намного массивнее традиционных. статическая структура: примером может быть космический фонтан, здание, выходящее на орбиту.

Функция

Результатом деятельности является конструкция, более подходящая для типа и величины нагрузки, которую она несет. Например, изменение ориентации луч может снизить максимальный уровень напряжения или деформации, а изменение формы может сделать конструкцию менее восприимчивой к динамическим колебаниям.[нужна цитата ] Хорошим примером адаптивной структуры является человеческое тело, в котором скелет несет широкий спектр грузов и мышцы измените его конфигурацию для этого. Подумайте о том, чтобы носить с собой рюкзак. Если верхняя часть тела не регулирует центр масс слегка наклонившись вперед, человек упадет на спину.

Активная конструкция состоит из трех составных частей, помимо несущей части. Они датчики, то процессор и приводы.[нужна цитата ] В случае человеческое тело 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 появляется тенденция включать активацию в мосты и купола минимизировать вибрации под ветром и землетрясение нагрузки.

Авиационная техника и аэрокосмическая техника были основной движущей силой в развитии современных активных структур.[нужна цитата ] Самолет (и космический корабль ) требуют адаптации, потому что они подвергаются воздействию множества различных сред и, следовательно, нагрузок в течение своей жизни. 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 адаптивный самолет. крылья 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, пробел антенны и зеркала можно активировать для точной ориентации. По мере развития космической техники некоторое чувствительное оборудование (а именно интерферометрический оптический и инфракрасный астрономические инструменты) должны быть точными в таком же хрупком положении, как несколько нанометры, а поддерживающая активная конструкция имеет размеры в десятки метров.

Дизайн

Существующие на рынке приводы, созданные руками человека, даже самые сложные, почти все одномерные.[нужна цитата ] Это означает, что они способны расширяться и сжиматься только вдоль одной оси или вращаться вокруг нее. Приводы, способные двигаться как в прямом, так и в обратном направлениях, известны как двухходовые приводы, в отличие от односторонних приводов, которые могут перемещаться только в одном направлении. Ограничивающие возможности приводов ограничивают активные структуры двумя основными типами: активные ферменные конструкции, на основе линейных приводов, и руки манипулятора, на базе поворотных приводов.

К хорошей активной структуре предъявляется 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, структура, в которой есть статическая определенность и кинематическая определенность оптимален для срабатывания.[нужна цитата ]

Приложения

Технология активного управления применяется в гражданском строительстве, машиностроении и авиакосмической промышленности. Хотя большинство строительных конструкций являются статичными, в некоторых строительных конструкциях используется активный контроль для защиты от сейсмической нагрузки, ветровой нагрузки и вибрации окружающей среды.[1] Также предлагается использовать активный контроль для целей устойчивости к повреждениям, когда вмешательство человека ограничено.[2] Коркмаз и др. продемонстрирована конфигурация системы активного контроля устойчивости к повреждениям и развертывания моста.[3]

Рекомендации

  1. ^ С. Коркмаз (2011). Обзор активного структурного контроля: проблемы инженерной информатики. Компьютеры и конструкции. Дои:10.1016 / j.compstruc.2011.07.010
  2. ^ С. Коркмаз и др. (2011). Определение стратегий контроля устойчивости активной тенсегрити к повреждениям. Инженерные сооружения, 33: 6, с. 1930-1939 гг. Дои:10.1016 / j.engstruct.2011.02.031
  3. ^ С. Коркмаз и др. (2011). Конфигурация системы контроля устойчивости тенсегрити-моста к повреждениям. Передовая инженерная информатика. Дои:10.1016 / j.aei.2011.10.002

внешняя ссылка