Промышленный дизайн: как скелет человека улучшает конструкции машин
Я смотрю на ноутбук Луки Фраттари и перед моими глазами открывается будущее архитектуры. Несколькими ударами по клавишам Фраттари, Ph.D. в области архитектурного инжиниринга и менеджер по бизнес-развитию софтверной компании Altair, утончает массивную внешнюю конструкцию нового небоскреба, превращая его в изящный экзоскелет, который будет выигрышно смотреться даже среди самых вычурных высотных построек в Дубае. Разреженные «решетки» экзоскелета оставляют пространство для гигантских волнообразно остекленных окон. При этом анализ устойчивости такого здания к ветровым потокам показывает гораздо более высокий результат, чем привычные прямолинейные конструкции. А уменьшение количества строительного материала на внешнюю облицовку дает отличный шанс построить это здание быстрее и дешевле.
Миллионы лет эволюция вытачивала скелет, совершенствуя его форму для выживания. Наши полые длинные кости толсты и крепки там, где надо, и легки и подвижны, где это возможно.
Основатели Altair вдохновились этой концепцией около 20 лет назад, когда генеральный директор Джеймс Скапа и его главный инженер Джим Бранчо встретились с Джеффом Бреннаном в лаборатории Университета Мичигана. Бреннан был инженером-биомехаником, изучающим рост человеческих костей. Скапа пригласил Бреннана руководить проектом, который позже стал называться OptiStruct. Бреннан провел 1990-е, таская компьютер от одного производителя автомобилей к другому, в попытках убедить инженеров-аналитиков в правильности визуальных результатов его программы.
Реклама на Forbes
В итоге невидимые водителям автомобилей и пассажирам самолетов прямые углы и литые формы, скрытые внутри обшивки автомобилей и самолетов, за последние несколько лет были заменены причудливыми ребрами, которые легче и прочнее.
Компания Altair, по данным исследовательской фирмы CIMdata, обогнала своих конкурентов в особенно интересной сфере, называемой топологическая оптимизация. Программный пакет OptiStruct от Altair имитирует воздействие тех же сил, что формировали рост костей в течение тысячелетий, на металлические и углеволоконные конструкции до тех пор, пока инженер не получит тот дизайн, который отвечает его нуждам и не избыточен по использованию материала. Этот процесс может привести к уникальным и интуитивно недоступным формам, которые на 20-30% легче, чем традиционные конструкции. Корпорация Airbus использовала программы Altair, чтобы сбросить тысячи фунтов конструкционного веса в A380, изменив дизайн 13 нервюр обоих крыльев.
Компания теперь работает более, чем с 3000 клиентами, включая Boeing, Lockheed Martin, NASA и Министерство обороны США. И концепция «эволюционного усовершенствования» от Altair быстро находит последователей среди более широкой аудитории – в сфере потребительских продуктов и архитекторов. В октябре Altair выпустила первый программный продукт для моделирования и анализа, доступный широкому кругу инженеров и дизайнеров. Программа называется solidThinking Inspire и будет продаваться в комплекте с основным пакетом Altair (в среднем за $20 000) или отдельно за $8 000. Первые пользователи Inspire – производитель автомобильных систем безопасности Key Safety Systems и Институт Пратта, который обучает архитектуре и дизайну.
Акции Altair не торгуется на бирже, она была основана генеральным директором Джеймсом Скапой, бывшим сотрудников Ford, и двумя его партнерами в 1985 году. В 2012 году выручка компания выросла на 13% до $240 млн. Половину выручки пока обеспечивают заказы автомобильной промышленности, но объем контрактов с производителями авиатехники и электроники растут быстрее (в 2012 году +30%).
Большая часть акций Altair находится в руках трех основателей, а последний раз компания привлекала инвестору восемь лет назад, продав небольшой пакет акций фонду General Atlantic за $30 млн. Скапа и его партнеры по-прежнему не хотят размещать акции компании на бирже — главная цель компании достичь $1 млрд выручки к 2020 году.
Даже если Altair не доберется до своей миллиардной цели, все равно для нас это будет эстетической победой, так как все больше зданий, автомобилей, поездов и гаджетов примут формы, доведенные до совершенства эволюцией в природе.
«Рыбья кость» (fishbone) — технология увеличения продуктивности скважины — Добыча
Технология строительства многоствольных скважин новой конструкции — «рыбья кость» (fishbone).
«Рыбья кость» (fishbone) — технология строительства многоствольных скважин новой конструкции.
В процессе строительства от одного горизонтального ствола отходят многочисленные ответвления, что по своей форме напоминающую скелет рыбы.
Эта технология — альтернатива использованию технологии гидравлического разрыва пласта (ГРП).
Fishbone позволяет повысить продуктивность скважины или приемистости в случае нагнетательных скважин, за счет лучшего подсоединения резервуара к стволу скважины.
Использование гораздо меньшего количества технологической жидкости (водный раствор HCl) значительно снижает риск загрязнения грунтовых вод и уменьшает объем работ по ее утилизации.
Зарубежный опыт показывает увеличение добычи до 8,3 раз.
Технология опробована как в карбонатных коллекторах, так и при добыче метана угольных пластов.
Конструкция fishbone собирается заранее и включает трубу и прикрепленные к ней трубки меньшего диаметра, называемые иглами.
При нагнетании жидкости под давлением около 2,1 т/м2 в конструкцию, иглы выдвигаются и проникают в породу.
Такая конструкция позволяет существенно увеличить охват нефтенасыщенных участков пласта по сравнению с традиционной горизонтальной скважиной при меньшем объеме буровых работ, чем при создании многоствольной скважины.
Конструкция позволяет направить каждое из ответвлений в отдельные нефтяные участки недр, не задевая соседние пласты с газом или водой.
Ответвления могут отходить в любом направлении от горизонтального ствола и их стоимость значительно ниже, чем затраты на бурение отдельных скважин, однако сам процесс бурения таких скважин существенно сложнее.
В РФ технология fishbone опробована на Восточно-Мессояхском месторождении по созданной специалистами НТЦ Газпром нефти геомеханической модели скважин новой конструкции в сентябре 2016 г.
На МАКС впервые покажут модель сверхзвукового пассажирского самолета
Модель демонстратора комплекса технологий сверхзвукового гражданского самолета (СГС) «Стриж» станет основным экспонатом Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского на авиасалоне МАКС-2021. Эта и другие инновационные разработки в области сверхзвуковой пассажирской авиации будут показаны на объединенной экспозиции организаций, входящих в НИЦ «Институт имени Н.
Е. Жуковского».
Макет «Стрижа» отражает новейшие разработки российских ученых. Так, его компоновка обладает низким уровнем звукового удара при обеспечении высоких аэродинамических характеристик, устойчивости и управляемости во всем диапазоне режимов полета. Инновационная металло-композитная конструктивно-силовая схема создана с применением бионических принципов.
Как рассказывал ранее в интервью «РГ» генеральный директор ЦАГИ, член-корреспондент РАН Кирилл Сыпало, традиционная конструктивная схема самолета имеет продольно-поперечный силовой набор. Остов самолета в виде балочных схем, на которые прикрепляется обшивка. Она обеспечивает прочность, жесткость, упругость конструкции, но при этом во многих случаях не оптимальна для веса. А вес для сверхзвукового самолета так же важен, как и для космического корабля. На 1 кг веса приходится 5-6 кг тяги! Вес — это самое важное. Если посмотрим на скелет птицы, то увидим неравномерную структуру: она работает в разных местах под разными нагрузками.
Там, где сильные нагрузки, скелет прочнее, где меньше — послабее. Этот принцип получил название бионический, или природоподобный. В самолетостроении такие конструкции раньше широко не применялись. Только небольшие элементы.
Использование альтернативных материалов в конструкции СГС сулит неоспоримые преимущества по снижению веса воздушного судна и экономии топлива. Два макета конструктивно-силовой схемы — фрагментов носовой и закабинной частей перспективного воздушного судна — проиллюстрируют работу ученых ЦАГИ в этом направлении.
Скелет и одежда здания. Часть 1 / Берлогос — журнал о дизайне и архитектуре
Строительные и отделочные материалы в архитектуре.
Идеальный баланс в архитектуре достигается за счет гармоничного соединения конструктивных и художественных свойств материалов. Здание будет выглядеть органично и естественно в случае грамотной реализации качеств несущей конструкции и внешней отделки.
Задача эта сложная и требует огромного внимания.
Однако не стоит забывать, что зачастую функциональное назначение архитектурного произведения помогает выявить, раскрыть его эстетическую часть, идейное содержание, и наоборот. Так, ярким примером тому служат дворцы и храмы: они должны напоминать человеку о величии власти и церкви. При взгляде на архитектурный объект у зрителя возникают определенные ассоциации: крупная каменная кладка создает монументальный, массивный образ, она довлеет над всем; легкие конструкции больше подходят для бытовых сооружений, металл и стекло создают впечатление технологичного, современного здания. Архитектура в большей степени, чем другие искусства, связана непосредственно с жизнью человека, именно поэтому в архитектуре и дизайне предъявляются высокие требования к идейно-художественному содержанию произведения, а, следовательно, и к строительным материалам.
Конечно, это не значит, что архитекторы создавали свои произведения исключительно по приведенной схеме. Достаточно увидеть реконструкции и рисунки бревенчатых палат русских князей, палаточных станов ханов-кочевников: эти архитектурные объекты производили такое же впечатление, что и неприступная средневековая крепость.
В разные эпохи соотношение строительных и отделочных материалов было неодинаковым. Оно складывалось в соответствии с этапами технического прогресса, развитием цивилизации, освоением новых методов строительства и т.д.
Условно в исторической динамике этого соотношения можно выделить три этапа:
1) Эпоха египетских пирамид и античной архитектуры, когда отделочного материала как такового не существовало. Пирамида строилась из каменных блоков, они шлифовались – в этом и заключалась отделка. Торжественный архитектурный образ греческого Парфенона складывался из цельных мраморных квадров.
2) Второй этап начался в эпоху Римской империи, когда император Август приказал декорировать римские здания мрамором. Это был самый длительный период, который продолжался вплоть до наших дней. В это время открывается огромное количество искусственных материалов, позднее – их новые сочетания, например, металлические конструкции и стекло в современных небоскребах.
3) И, наконец, эпоха имитации, начавшаяся в конце XX века, когда в качестве отделки могут использовать пленку с фотоизображением фактуры избранного материала либо же наносить это изображение на стены с помощью красок.
Разумеется, это не строгий канон, которому обязательно все следуют. Для каждого этапа характерно использование разных видов отделочных материалов, однако общая тенденция все же такова.
Самыми древними архитектурными (как строительными, так и отделочными) материалами можно назвать дерево и камень.
Деревянные строения, как формообразующий объект среды обитания, старше прочих. Тем не менее, ввиду плохой сохранности, их облик можно восстановить только по реконструкции. Исключением являются постройки на японских островах: консервативные жители Японии постоянно перестраивают дома и храмы, заменяя старое дерево новым, при этом структура и внешний вид здания полностью сохраняются. На основе деревянных конструкций сформировалась стоечно-балочная, срубная и каркасная системы.
В архитектуре и дизайне XX-XXI веков строительное дерево – это почти всегда панельные деревянные дома. Отделочное дерево, помимо натурального, – фанера, ДСП, гипсокартон и прочие производные и модификации. Яркими примерами деревянных панельных домов служат дома в историческом районе Риги Гризинькалнс.
Не следует думать, что дерево характерно исключительно для построек в классическом, традиционном стиле. Деревянная отделка может подойти для современного оригинального проекта – например, такого как Дом-пазл (архитектор – Тотан Кузембаев, соавторы – Александра Черткова, Данир Сафиуллин).
Природный камень связывается со становлением монументальной архитектуры, древние мегалитические сооружения демонстрируют нам грандиозные замыслы архитекторов того времени.
Камень широко применяется в строительстве и отделке. Выделяют несколько пород естественного по происхождению камня: вулканические (гранит, базальт), метаморфические (мрамор, сланец), осадочные (песчаник, гипс).
Гранит довольно сложно обрабатывать, поэтому его используют, в основном, для внешней архитектуры, отделки крупных объектов – парадных лестниц, вестибюлей. В современном дизайне интерьера его можно встретить в общественных помещениях, таких как офисы, залы для переговоров и т.п.
На протяжении всей истории самым популярным камнем метаморфической породы был мрамор. Причина такой востребованности мрамора кроется в его свойствах – полупрозрачности, богатом разнообразии рисунка и оттенков, относительной легкости обработки. Его часто применяют и сейчас, в том числе, для загородных особняков. В качестве примера может послужить Дом в неоклассическом стиле от архитектора Андрея Проценко (соавтор – Герасим Василишин).
Каркас — это… Что такое Каркас?
КАРКАС — (фр. carcasse, от лат. caro мясо в capsa ящик). 1) снаряд овального вида, набитый зажигательным составом. 2) тонкая проволока, обвитая ниткою, для приготовления остовом для шляп, чепчиков и т.
п. 3) кузов корабля. Словарь иностранных слов,… … Словарь иностранных слов русского языка
каркас — а, м. carcasse f., > нем. Karkasse. 1. воен., устар. Старинный снаряд, бросавшийся для зажжения неприятельских складов, помещений и строений. Павленков 1911. В другой день и ночь осадные стрелбу умножили, и бомбов, гранатов, карказов много… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
КАРКАС — КАРКАС, каркаса, муж. (итал. carcassa). 1. Остов, основание чего нибудь в виде костяка (тех.). Каркас для скульптурного изображения. Каркас железобетонного сооружения. || Остов в виде тонкой проволоки для матерчатых изделий (спец.). Каркас… … Толковый словарь Ушакова
Каркас — Каркас: Каркас (конструкция) несущая внутренняя конструкция здания, механизма, сооружения, аппарата. КАРКАС сокр. Карпов Каспаров, 80 е. CARCAS Computer Aided aRchiving and Change Accounting System Каркас каменное дерево… … Википедия
каркас — фижмы, основа, остов, крепь, арматура, фахверк, коробка, панье, нервюра, обрешетка, скелет, металлокаркас, дерево Словарь русских синонимов.
каркас см. остов 1 Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е.… … Словарь синонимов
каркас — КАРКАС, коробка, остов, скелет … Словарь-тезаурус синонимов русской речи
КАРКАС — (от франц. carcasse скелет) в технике остов (скелет) какого либо изделия, здания или сооружения, состоящий из отдельных скрепленных между собой элементов (стержней). Определяет прочность, устойчивость, долговечность, форму изделия (сооружения).… … Большой Энциклопедический словарь
КАРКАС — (каменное дерево) род деревьев семейства ильмовых. Св. 50 видов, в умеренных поясах и в тропиках, в т. ч. 2 вида на Кавказе, в Крыму и Ср. Азии. Используют в защитном лесоразведении, озеленении, прочную древесину в столярном деле. Плоды съедобны … Большой Энциклопедический словарь
Каркас — (перс. коршун ), евнух перс. царя Артаксеркса (Есф 1:10). см.
Авагфа … Библейская энциклопедия Брокгауза
КАРКАС — КАРКАС, а, муж. Остов какого н. сооружения, изделия. К. здания. К. абажура. | прил. каркасный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
КАРКАС — муж., франц. остав, основание чего, в виде костяка; обвитая проволока, употребляемая для остава чепца или шляпки. | Зажигательный, продолговатый артиллерийский снаряд; | дерево Celtis orientalis. Каркасный, к каркасу относящийся Толковый словарь… … Толковый словарь Даля
Что общего у ваших костей и Эйфелевой башни?
Что общего у Эйфелевой башни и наших костей?Что тяжелее: башня или воздух рядом с ней?
Для наших занятий, мы читаем много интересных статей. Одной из таких (сразу о физике, математике и биологии) захотелось поделиться. Что ж, пришлось сесть за перевод. В нём возможны корявости, но смысл постарались передать точно и использовать терминологию, принятую на русском языке.
И пусть говорят, что сегодня никто не любит читать длинные тексты в интернете, мы надеемся, что вас увлечет этот интересный материал.
Что общего у ваших костей и Эйфелевой башни?
Автор: Aatish Bhatia
Оригинал: http://www.wired.com/2015/03/empzeal-eiffel-tower/
Перевод: Сергей Корнеев, “Праздник науки”
Все любят Эйфелеву башню. Это классический, иконический и безошибочно узнаваемый символ Парижа. Вы, наверное, удивитесь, узнав, что искусствоведы не расточали похвалы, пока башня строилась. Вот несколько наиболее красочных высказываний:
“трагический уличный фонарь” (Леон Блуа)
“скелет колокольни” (Поль Верлен)
“перекладина железного гимнастического снаряда, недоделанная, беспорядочная и изломанная” (Франсуа Коппе)
“гигантский неуклюжий скелет на основании, будто построенном, для монумента циклопам” (Мопассан)
“построенная наполовину фабричная труба, каркас, ожидающий быть облеченным в плоть из песчаника или кирпича, воронкообразный вертел, дырчатый суппозиторий” (Жорис Карл Гюисманс)
На современный взгляд, грани башни элегантны и величественны.
Но критики-современники считали её монстром. Башня представила новый тип эстетики, и людям понадобилось время, чтобы принять его. Но Эйфель не просто следовал за понятием внутренней красоты. Его понимание красоты проистекало из экономии и структурной эффективности. Из желания достигнуть максимальной мощности при минимуме доступного материала. Зримая безупречность, эффективность и продуманная конструкция, как произведение искусства.
Вот ответ Эйфеля критикам:
“Должны ли мы довериться инженеру, который озабочен не одной только красотой, но попыткой создать элегантность прочную и долговечную? Не в том ли правда, что условия, которые дают силу, содержат в себе скрытые правила гармонии? […] это очарование колоссальным, особая красота, к которой привычные теории искусства едва ли применимы”.
Эйфелева башня невероятно хорошо выполняет то, для чего сделана. Быть высокой и устойчивой при минимуме использованного материала. Вместо того, чтобы прятать свою работу за фасадом, Эйфель выставляет напоказ скелет своего шедевра.
Он раскрыл “скрытые правила гармонии”. Схожие правила верны и для нашего скелета, создают его невесомую прочность.
Чтобы понять изобретательный замысел Эйфеля, давайте решим загадку. Представьте, что некто расплавил весь металл башни и сделал шар. Насколько большим он будет?
Правильный ответ — D. (Вот расчёты) Если вы сделаете так, то получите шар всего 12 метров в диаметре. Для своей огромной высоты (324 метра), башня невероятно лёгкая. Вот другой пример для сравнения, если из всего железа башни сделать параллелепипед с основанием, равным основанию башни, он получится всего 6 сантиметров высотой.И последний пример, чтобы проиллюстрировать лёгкость Эйфелевой башни. Вообразите наименьший цилиндр, в который можно вписать башню. А теперь подумайте вот о чём. Масса воздуха в таком цилиндре перевесит всё железо в башне.
Как же Эйфелю удалось спроектировать конструкцию, которая достаточно прочная, чтобы противостоять стихии и, в то же время, весит примерно столько же, сколько воздух вокруг?
Секрет кроется в понимании типов прочности.
Этот урок мы получим если заглянем вглубь … буквально. Изучив наши кости, мы увидим те же принципы, что применил Эйфель для своей башни. Порядок внутри порядка внутри порядка…Если разрезать кость, то обнаружится, что она похожа на багет — крепкая корка снаружи и мягкая, губчатая, внутри. Внешний материал кости твёрдый и плотный. Это прочная часть кости несет на себе основные нагрузки. Внутри же губчатый материал. Губчатая ткань играет важную роль в процессах сжатия и растяжения, которые испытывают наши кости постоянно.
Теперь взглянем поближе на “корочку” нашего багета — плотную кость. Она состоит из крохотных трубочек, остеонов, каждая из которых 0,2 мм в диаметре, с кровеносным сосудом посередине. Если продолжим увеличивать, то увидим, что остеоны состоят из крошечных пучков волокон, фибриллярных белков. Увеличим ещё, и увидим, что каждое волоконо сплетено из трёх нитей. Распустим их и получим основную единицу наших костей — длинную, похожую на цепочку, молекулу коллагена.
Такой фрактальный способ упаковки называется структурной иерархией. Благодаря ей — трубочки внутри трубочек внутри трубочек внутри трубочек — наши кости лёгкие и прочные. (Губчатая костная ткань имеет схожее фрактальное строение. Если вы рассмотрите её под электронным микроскопом, то увидите, так же нечто похожее на губку.)
Бамбук использует тот же принцип. Чтобы невероятно быстро расти, этой траве необходимо минимизировать количество ткани и оставаться предельно лёгкой, чтобы не сломаться под собственным весом. Бамбуковая полая трубка очень эффективный способом создания жёсткости. Так же, как кость, бамбук состоит из крохотных трубочек, которые в свою очередь состоят из пучков волокон, которые состоят из ещё более малых пучков волокон, ну и так далее. Когда вы расплетёте бамбук до мельчайшего уровня, в нано-масштабе, вы обнаружите длинную, похожую на цепочку, молекулу — целлюлозу.
Бамбук и кость нано-материалы разработанные природой, которые используют структурную иерархию, чтобы улучшить свою лёгкость и прочность.
Эйфелева башня используют схожую идею. Эйфель позаимствовал такое решение у бамбука и кости (хотя, вероятно, он пришёл к этому решению самостоятельно) и применил его к колоссальному масштабу
.
Как и многие современные постройки, Эйфелева Башня использует Х-образное соединение балок, известное, как фермы. Это очень эффективный способ проектирования, с опорой на прочную и устойчивую форму треугольника. Если вы рассмотрите одну из ферм Эйфелевой Башни, то обнаружите, что они не сплошные, как кажется, а каждая состоит, в свою очередь, из малых подобных ферм. В Башне дыр больше, чем железа. Эти полые формы способствуют умопомрачительной лёгкости всей башни. В следующий раз, когда будете гулять по мосту, присмотритесь внимательно, скорее всего он использует ту же идею.
Теперь, когда вы знаете, как построить невесомую башню, почему вы уверены, что она устоит? Эйфелевой Башне приходится бороться не только с гравитацией, но и со значительным сопротивлением ветра. Это учтено в самой её форме, в коэффициенте кривой, лежащей в её основе.
Фокус в том, чтобы перенаправить взаимодействие сил от тех мест, где вам это не нужно, туда, где нужно. Эйфель это понимал. И форма башни расчитана таким образом, чтобы силы давления ветра и собственного веса устремлялись к опорам, и далее, к мощному фундаменту. (В терминах физики, башня имеет правильную форму для того, чтобы момент силы, порождённый ветром уравновешивался моментом силы, порождённым весом башни.)
В том же интервью, в котором он отвечал критикам от искусства, Эйфель объяснял свою идею:
“Какое явление я должен учитывать, проектируя Башню, прежде всего? Сопротивление воздуха. Что ж! Я учел это в кривизне четырёх внешних краёв монумента, которая была расчитана математически […] что передаёт потрясающее ощущение силы и красоты”.
Это мой кран!Поняв, как распределяются силы, инженеры Эйфеля должны были смоделировать распределение материалов: поместить туда, где они нужны, и убрать оттуда, где нет. Метод, который они использовали, чтобы продемонстрировать взаимодействие сил, имеет неожиданную связь с наукой о костях. Он описан у Д’Арси Томпсона в On Growth and Form (1917), роскошном провидческом трактате, рассказывающем на тысяче с лишним страницах о математических законах, которые управляют биологией.
“Однажды (в 1866 году) великий инженер, профессор Калманн из Цюриха, которому мы обязаны современным методом графической статики, навестил своего коллегу в секционном зале, где тот препарировал кость. Инженер, который был поглощён разработкой нового мощного крана, заметил, что губчатая ткань напоминает, ни больше, ни меньше, диаграммы напряжений, или линий сжатия и растяжения в конструкциях под нагрузкой. Короче говоря, природа укрепляет кость так, как нужно, и где нужно. “Это же мой кран!” — воскликнул инженер”.
Когда инженер смотрит на здание, он смотрит сквозь материалы и видит силы, которые влияют на них — всё равно, что одеть пару рентгеновских очков. Эти силы делятся на два типа — силы сжатия, которые сжимают объект вовнутрь, и силы растяжения, которые выталкивают объект наружу. Каждый физический объект, на который вы смотрите, от стола и стула, до моста и небоскрёба подвержен действию этих сил (инжинеры называют их растяжение-сжатие).
Так что, когда Калманн работал над своим краном, он использовал собственный недавно разработанный метод “графической статики”, чтобы отобразить силы растяжения-сжатия. Вот один из его рисунков.
Так что, когда Калманн увидел структуру губчатой ткани в головке бедренной кости, она напомнила ему его кран. Он был поражен тем, как ясно смог увидеть перекрещивающиеся линии сил в кости.
Губчатая ткань заполняет внутренность бедренной кости таким образом, чтобы укрепить её в тех местах, где нагрузки сильнее всего, и не заполнять участки, где нагрузка отсутствует. В кости этот процесс происходит постепенно с её развитием. Губчатая ткань твердеет и выравнивается в тех местах, где нагрузки сильнее всего, и атрофируется там, где нагрузок нет. Процесс аналогичный тому, как формируются впечатляющие песчаные арки, которые вытачивает ветер. Ветер высекает те места, где камень меньше всего напряжен, и оставляет схему силовых линий в тех местах, где камень наиболее плотно спрессован.
В последние годы математическая точность связи между формированием кости и нагрузками была поставлена под сомнение. Но обший принцип, что кость адаптируется к фунцкиональным требованиям, и формируется нагрузками, по прежнему широко принят.
Как же это связано с Эйфелем? Что ж, Калманн дал инженерам новый мощный инструмент визуализации сил растяжения-сжатия, который используется и сегодня. Один из студентов Калманна, Морис Кёхлен работал с Эйфелем. Именно Кёхлен нарисовал оригинальный чертёж Эйфелевой Башни.
Те самые инструменты, что Калманн разработал, чтобы понять, как устроены кости, инженеры Эйфеля использовали, чтобы спроектировать башню, которая бы использовала минимум материалов. Так что критики, которые старались оскорбить башню Эйфеля сравнением со скелетом, на самом деле, выражали комплименты. Когда дело касается проектирования, мы многому можем научиться у собственных костей.
В гробнице времен Александра Македонского найден скелет
Автор фото, AP
Подпись к фото,Находка археологов в Амфиполисе вызвала живой интерес в Греции
В пышной гробнице времен Александра Македонского, найденном на севере Греции, археологи обнаружили скелет.
Захоронение в Амфиполисе – крупнейшее из когда-либо найденных в Греции.
Министерство культуры Греции сообщило, что хорошо сохранившийся скелет представляет собой останки представителя высшей знати. Об этом свидетельствуют размеры гробницы и пышность ее убранства.
Главный археолог Греции Катерина Перистер сказала, что похороненный — мужчина, вероятно, военачальник.
Раскопки в Амфиполисе приковывали к себе внимание публики с августа, когда посетивший их премьер-министр Антонис Самарас объявил об исключительно важном открытии, сделанном археологами.
Автор фото, Greek Culture Ministry
Подпись к фото,Размеры и пышность убранства гробницы заставляют предположить, что в ней захоронен представитель высшей знати
Недавние сообщения об артефактах, найденных в гробнице, лишь подогрели интерес греков, гадающих, чье захоронение обнаружено в Амфиполисе.
«Это очень дорогостоящая конструкция, ни один частный гражданин не смог бы ее себе позволить, — заявило министерство культуры на брифинге для прессы, прошедшем в среду. – По всей вероятности, это захоронение смертного, которому поклонялись его современники».
Различных предположений и догадок появилось множество. Эксперты не исключат того, что речь идет о члене семьи Александра Македонского или одном их его приближенных.
Захоронение датируется концом 4 века до н.э., когда Амфиполис был важным центром Македонского царства.
Место раскопок находится в 100 км к востоку от Салоник, второго по величине города Греции.
Новая находка
До того как был найден скелет, высказывались предположения, что это может быть кенотаф — символическая гробница без покойника. Такие гробницы строили в честь знатных людей, захороненных в другом месте.
Гробница со скелетом была найдена на глубине 1,6 м под полом третьей камеры погребального комплекса. Ее размеры – 3,23 м в длину, 1,56 м в ширину и 1,8 м в высоту.
Внутри находился деревянный гроб. Археологи нашли бронзовые и железные гвозди, а также фрагменты кости и стекла. Судя по всему, они использовались в украшении гроба.
Скелет и найденный генетический материал будут изучены специалистами, сообщил министр культуры.
На более ранних стадиях раскопок здесь были обнаружены великолепные львы, вырезанные из камня, два сфинкса, две кариатиды и мозаичный пол с иллюстрацией мифа о похищении Персефоны.
Автор фото, AP
Подпись к фото,Фрагмент мозаики пола гробницы, иллюстрирующий миф о похищении Персефоны Аидом
Автор фото, AP
Подпись к фото,Археологи предположили, что в гробнице захоронен член семьи или окружения Александра Македонского
Амфиполис
- Основан в 437 году до н .э. рядом с золотыми и серебряными рудниками Пангея
- В 357 году до н. э. завоеван отцом Александра Македонского царем Македонии Филиппом II.
- При Александре служил морской базой, из которой флоты отправлялись к берегам Азии
- В 1964 году здесь начались первые раскопки
с многочисленными практическими иллюстрациями высотных зданий (классический репринт): Биркмайр, Уильям Х .: 9781330601112: Amazon.com: Книги
Выдержка из книги «Построение скелетов в зданиях: с многочисленными практическими иллюстрациями высотных зданий»В этом томе автор постарался сделать так, чтобы описать и проиллюстрировать метод каркасных построек; новый тип конструкции, который требует принципов, полностью отличных от старой системы чугунных фасадов и литых колонн с деревянными балками.
Его побудили подготовить его из-за того факта, что улучшения в современной металлической конструкции, особенно в высоких зданиях, были настолько быстрыми в течение последних нескольких лет, что ни одна работа, даже недавняя, не отвечает последним требованиям.
Несмотря на то, что вопрос прочности колонн искусно рассматривался снова и снова, приводятся таблицы испытаний колонн различной формы, и в нескольких главах особое внимание уделяется преимуществам и недостаткам различных профили из железа и стали в колоннах для создания жестких соединений с балками перекрытия, балками навесных стен и друг с другом — необходимое требование, необходимое для хорошего строительства.Остальные главы посвящены деталям и расчетам при возведении высотных зданий с использованием каркасной конструкции — системы ветровых распорок, опор навесных стен и фундаментов.
Об издателе
Forgotten Books издает сотни тысяч редких и классических книг. Дополнительная информация на сайте www.forgottenbooks.com
Эта книга является репродукцией важного исторического труда. Forgotten Books использует самые современные технологии для цифровой реконструкции произведения, сохраняя исходный формат и исправляя недостатки, присутствующие в состаренной копии.В редких случаях дефекты оригинала, такие как дефект или отсутствующая страница, могут быть воспроизведены в нашем издании. Однако мы успешно исправляем подавляющее большинство недостатков; любые оставшиеся недостатки намеренно оставлены для сохранения состояния таких исторических произведений.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Описание структуры каркаса и свойств укладки смесей заполнителя с непрерывной и щелевой фракциями
Для оптимизации каркасных свойств гранулированных материалов дорожного покрытия была разработана числовая модель дискретных элементов для смесей заполнителя с непрерывной и щелевой фракциями с пошаговым заполнением метод.Были проведены испытания на проникновение, и для оценки структуры каркаса и свойств штабелирования смесей заполнителей использовались такие индексы, как сопротивление проникновению, среднее координационное число, коэффициент несущей способности по Калифорнии и коэффициент пустотности крупных заполнителей, полученные в результате испытаний. Результаты показывают, что структура скелета смесей заполнителей тесно связана с комбинацией размеров частиц. Меньшая разница в размерах частиц приводит к более сильному интерференционному эффекту. Параметры штабелирования непрерывных смесей и смесей заполнителя с зазором существенно не различаются в условиях естественной штабелирования.Однако смеси заполнителя с зазором в значительной степени подвержены внешним нагрузкам из-за структурной реконструкции.
1. Введение
Смеси заполнителей со сплошным и зазором обычно используются в качестве гранулированных материалов в конструкции дорожного покрытия. Следует должным образом оценить механические свойства этих гранулированных материалов, поскольку они значительно влияют на характеристики дорожного покрытия. Хотя механические свойства этих материалов дорожного покрытия можно оценить с помощью традиционных экспериментов с макроперспективы, обширная литература показывает, что мезоструктура материалов дорожного покрытия требует дальнейшего изучения, поскольку она значительно влияет на свойства насыпного материала [1–3].
Метод дискретных элементов (DEM) широко используется для изучения мезоскопических свойств материалов дорожного покрытия, поскольку это эффективный метод моделирования взаимодействия между зернистыми частицами [4–7]. Были разработаны различные алгоритмы для моделирования геометрии агрегатов и балластов [8–10], а также различные эксперименты, такие как испытания на сдвиг в ящике, простые испытания на сдвиг, трехосные испытания и другие моделировались с помощью DEM. Song et al. смоделировали мезоструктуру торцевого грунта в защитных туннелях с помощью DEM [11].Обсуждается мезомеханизм повреждения торцевого грунта скольжением. Чтобы изучить поведение разрушения асфальтовой смеси, Чен и Хуанг провели испытания балки с виртуальной центральной точкой с помощью DEM и 2D микроструктуры асфальтовых смесей [12]. Помимо испытаний центральной балки, в литературе также сообщалось о виртуальных двухосных испытаниях, основанных на ЦМР, для изучения влияния размера частиц, ограничивающего давления и скорости нагружения на модули упругости, прочность и напряжение инициирования трещины [13, 14 ].Лу и Макдауэлл исследовали влияние формы на неоднородные напряжения внутри агрегата и обнаружили, что более угловатая форма приводит к большей степени однородности [15]. Утус и др. смоделировали упругий отклик несвязанного гранулированного материала, подвергнутого синусоидальной нагрузке в трехосном образце [16]. Chen et al. провели испытания моделирования виртуального процесса для исследования бокового смещения гранулированной сборки при циклической нагрузке [17].
В целях дальнейшего изучения структуры каркаса и свойств штабелирования смесей заполнителя со сплошным и зазором, были проведены испытания виртуального проникновения на основе ЦМР для изучения CBR различных типов смесей заполнителя в этой статье.Разработана макро- и мезомеханическая корреляция смесей минеральных заполнителей. Оптимальные коэффициенты заполнения для этих смесей заполнителей также были рекомендованы на основе анализа в этой статье.
2. Виртуальные эксперименты и калибровка параметров
2.1. Разработка цифровых образцов и виртуальных испытаний
В этом разделе были разработаны цифровые образцы смесей заполнителей, которые использовались для виртуального тестирования на проникновение. Смоделированные агрегаты были упрощены до сфер с размером частиц от 4.75 и 16 мм. Смеси заполнителей разной градации были разработаны с использованием заполнителей разного размера. В целом процесс разработки цифровых образцов и виртуального тестирования был разделен на три этапа.
2.1.1. Создание цифровых образцов
На этом этапе были разработаны цифровые образцы с теми же размерами, что и образцы, использованные в тесте CBR. Во-первых, для размещения агрегатов было создано виртуальное кубовидное пространство длиной 150 мм, шириной 150 мм и высотой 170 мм.Затем в указанное выше виртуальное кубоидное пространство случайным образом помещали частицы разных размеров с учетом заданных градаций. Размещение частиц было достигнуто с помощью специального кода потока в PFC3D. В этом процессе из-за начального перекрытия между частицами между частицами будет возникать несбалансированная внутренняя сила. Чтобы исключить перекрытие между частицами, к образцу прикладывали несколько циклов, пока неуравновешенная внутренняя сила не достигла минимального значения. После этого процесса был разработан кубовидный образец, как показано на рисунке 1 (а).Чтобы получить цилиндрический образец с такими же размерами, как тот, который использовался в испытании CBR, из вышеупомянутого кубовидного образца был вырезан внутренний цилиндр диаметром 150 мм и высотой 170 мм. Частицы внутри цилиндра были сохранены, в то время как другие были удалены, так что цилиндрический образец смеси заполнителей был проявлен, как показано на рисунке 1 (b).
2.1.2. Уплотнение цифровых образцов
На значение CBR смеси заполнителей повлияло состояние уплотнения.Поэтому незакрепленные цифровые образцы, полученные на этапе (1), следует уплотнить перед проведением виртуального испытания на проникновение, чтобы гарантировать адекватный контакт между частицами. На этом этапе к верхней поверхности цилиндрического образца прикладывалось вертикальное перемещение со скоростью 1 мм / с. Во время этого процесса отслеживались и анализировались средние контакты между частицами внутри синей сферы, показанной на рисунке 1 (c). Когда изменение средних контактов между частицами стало относительно стабильным, уплотнение цифрового образца было завершено.
2.1.3. Испытание виртуального проникновения
Был создан стержень диаметром 50 мм и высотой 100 мм, как показано на Рисунке 2. Этот стержень проникал в смесь заполнителя с постоянной скоростью 50 мм / мин, пока не достигалась глубина проникновения. 20 мм.
Во время этого процесса смещение, напряжение и давление в нижней части стержня были записаны и использовались для расчета значения CBR в соответствии с уравнением (1) после завершения виртуального испытания.Значение CBR было рассчитано при смещении 2,5 мм.
2.2. Калибровка мезоскопических параметров
Мезоскопические параметры, используемые в PFC3D, должны быть откалиброваны перед проведением численного анализа из-за отсутствия прямой связи между макромеханическими свойствами и мезоскопическими параметрами [18]. В этой статье метод одной переменной использовался для калибровки мезоскопических параметров, включая коэффициент трения, пористость и соотношение контактной жесткости между частицами, из-за их важного влияния на макроскопические свойства сыпучего гранулированного материала, о которых сообщается в литературе [ 19, 20].
Коэффициент трения отражает шероховатость контактной поверхности между агрегатами и обычно находится в диапазоне от 0 до 1. В этом разделе коэффициент трения был принят с пятью различными значениями, а именно 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5. Испытание виртуального проникновения было проведено с этими значениями коэффициента трения, и результат показан на рисунке 3. Кроме того, семь различных значений пористости (0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45 и 0,5) и пять различных коэффициентов контактной жесткости (1, 2, 3, 4 и 5) были выбраны для анализа удельного давления с проникновением 5 мм.Результаты показаны на рисунках 4 и 5 соответственно.
Как видно из рисунка 3, результаты моделирования с коэффициентом трения 0,4 лучше всего соответствуют измеренным значениям. Поэтому в следующих исследованиях коэффициент трения был принят равным 0,4. Рисунки 3–5 также показывают, что сила проникновения более чувствительна к коэффициенту трения и пористости, чем коэффициент контактной жесткости. Пористость и коэффициент контактной жесткости были приняты равными 0.35 и 1 на основе рисунков 4 и 5 соответственно.
2.3. Индексы оценки структуры скелета и свойств укладки
Значение CBR является обычно используемым показателем для оценки качества грубой совокупной структуры скелета [21, 22]. Исследования проблемы укладки можно проследить до известной гипотезы Кеплера и дебатов о 13 шарах между Ньютоном и Грегори. В 1968 году Мейсон измерил координаты положения беспорядочно расположенных гладких стальных шариков методом мозаики и изучил геометрические показатели, такие как плотность расположения, частота распределения координационных чисел и функция радиального распределения этого массива [23].Ричард и др. [24] использовали рентгеновскую компьютерную томографию (КТ) для изучения изменения пустотности в процессе уплотнения упаковки шариков при вертикальных колебаниях. В 2008 году An et al. [25] проанализировали влияние амплитуды, частоты и коэффициента трения на координационное число, уравнение радиального распределения и структуру пустот в процессе заполнения с использованием метода дискретных элементов. Мостофинежад и Рейси [26] смоделировали заполнение крупных агрегатов, которые рассматривались как сферы с разными размерами, и предложили метод для прогнозирования отношения внутренних пустот в смесях заполнителей.В этой статье были исследованы такие показатели, как сопротивление проникновению, среднее координационное число, коэффициент несущей способности по Калифорнии и коэффициент пустотности крупных заполнителей.
3. Определение структуры каркаса смесей минеральных заполнителей
Влияние различных комбинаций заполнителей на структуру каркаса смесей минеральных заполнителей было изучено на основе анализа CBR, коэффициента пустотности крупных заполнителей (VCA) и сопротивления проникновению. При анализе использовался пошаговый метод заполнения.Исследования показывают, что агрегаты с размером частиц 7,1 мм оказывают значительное влияние на коэффициент пустотности смеси. Таким образом, в тестах прогрессивного наполнения в этой статье рассматривались четыре различных размера заполнителей и их комбинации. Четыре различных размера агрегатов были 13,2–16 мм (S1), 9,5–13,2 мм (S2), 7,1–9,5 мм (S3) и 4,75–7,1 мм (S4).
3.1. Каркасная структура непрерывных градуированных заполнителей
На основе метода постепенного наполнения и принципа непрерывного градации были проведены испытания первого этапа виртуального наполнения.Были приготовлены три вида смесей заполнителей с двумя размерами частиц и непрерывной градацией, которые были обозначены как S12, S23 и S34 соответственно. S12 представлен для смесей, в которых агрегаты S1 были заполнены агрегатами S2 в различных пропорциях. Аналогично, S23 представлен для смесей, в которых агрегаты S2 были заполнены агрегатами S3 с различными пропорциями. Причем S34 представлен для смесей, в которых агрегаты S3 были заполнены агрегатами S4 с разными пропорциями.Значения CBR и VCA этих трех видов смесей заполнителей были получены с помощью PFC3D и показаны на рисунке 6.
Можно видеть, что вариации CBR и VCA для трех смесей имеют отрицательно коррелированные тенденции. Значение CBR увеличивалось, когда значение VCA уменьшалось, и значение CBR уменьшалось, когда значение VCA увеличивалось. По принципу интерференции заполнения поры в каркасной структуре крупных агрегатов были заполнены вторичными агрегатами.Однако структура скелета, образованная крупными агрегатами, будет нарушена избыточными вторичными агрегатами, что приведет к разрушению структуры скелета и снижению значения CBR. Таким образом, был получен оптимальный коэффициент заполнения каждой смеси заполнителей, а именно: S1: S2 = 57: 43, S2: S3 = 82: 18 и S3: S4 = 90: 10, исходя из принципа, что меньшая VCA приводит к большая CBR емкости каркаса.
Вторичное пломбирование производилось исходя из трех указанных выше оптимальных комбинаций.Были приготовлены два вида смесей заполнителей с тремя размерами частиц и непрерывной градацией, которые были обозначены как S123 и S234 соответственно. S123 представлял смеси, в которых S12 был заполнен S3 с разными пропорциями, а S234 представлял смеси, в которых S23 был заполнен S4 с разными пропорциями. Значения CBR и VCA двух вышеуказанных смесей показаны на Рисунке 7.
Из Рисунка 7 (а) видно, что максимальное значение CBR было получено, когда массовое содержание S3 составляло 30%.Компактность каркаса и прочность каркаса комбинации были хорошими, когда значение CBR достигло максимального значения, а VCA — минимального значения. Следовательно, отношение S12 к S3 было определено как 70:30, что означало, что оптимальное соотношение между S1, S2 и S3 было 39,9: 30,1: 30. Из рисунка 7 (b) видно, что значение CBR достигло максимальное значение при массовом содержании S4 60%. Следовательно, отношение S23 к S4 было определено как 40:60, а оптимальное соотношение между S2, S3 и S4 было 32.8: 7.2: 60.
Изменение давления проникновения в зависимости от вытеснения при проникновении для различных смесей может быть получено во время процесса проникновения. Были зарегистрированы нагрузки на проникновение для различных смесей заполнителя при одинаковом смещении 6 мм. Различные нагрузки проникновения для смесей из трех заполнителей с двумя размерами частиц (S12, S23 и S34) и смесей из двух заполнителей с тремя размерами частиц (S123 и S234) при смещении проникновения 6 мм показаны на Рисунке 8.
В соответствии с рисунком 8, тенденция изменения проникающей нагрузки для различных смесей соответствовала изменению значения CBR, когда глубина проникновения составляла 6 мм, которая сначала увеличивалась, а затем постепенно уменьшалась. Что касается проникающих нагрузок, можно было получить заключение S12> S23> S34 и S123> S234, которое доказало, что агрегаты с более крупными размерами частиц были основной частью структуры каркаса. Сжимающая нагрузка в основном передавалась через более прочный каркас.Следовательно, механические характеристики каркасной структуры смесей заполнителей могут быть выражены как абсолютными различиями между кривыми CBR и VCA, так и кривой изменения проникающей нагрузки при той же глубине проникновения.
3.2. Каркасная структура смесей заполнителей с градацией зазоров
Были приготовлены три вида смесей заполнителей с двумя размерами частиц и градацией зазора, которые были обозначены как S13, S14 и S24, соответственно. S13 представляет собой смеси, в которых агрегаты S1 были заполнены агрегатами S3 с различными пропорциями.Аналогичным образом, S14 представлял смеси, в которых агрегаты S1 были заполнены агрегатами S4 с разными пропорциями, а S24 представлял смеси, в которых агрегаты S2 были заполнены агрегатами S4 с разными пропорциями. Значения CBR и VCA этих трех смесей показаны на рисунке 9.
Из рисунка 9 видно, что оптимальное соотношение может быть определено как S1: S3 = 75: 25, S2: S4 = 90: 10 и S1: S4 = 40: 60, исходя из того принципа, что меньшая VCA приводит к большей нагрузочной способности каркаса, характеризуемой CBR.
Были приготовлены два вида смесей заполнителей с тремя размерами частиц и градацией зазора, которые были обозначены как S124 и S134, соответственно. S124 представлял смеси, в которых S12 был заполнен S4 с разными пропорциями, а S134 представлял смеси, в которых S13 был заполнен S4 с разными пропорциями. Значения CBR и VCA этих двух смесей показаны на рисунке 10.
Из рисунка 10 видно, что значения CBR этих двух смесей сначала увеличивались, а затем уменьшались.Оптимальное соотношение S1 и S2 составляло 57: 43, а оптимальное соотношение S1 и S3 было 75:25. Оптимальные соотношения этих смесей заполнителей с градуированными зазорами с тремя размерами частиц были определены как S1: S2: S4 = 22,8: 17,2. : 60 и S1: S3: S4 = 54: 8: 18.
Различные нагрузки на проникновение для этих смесей заполнителя с зазором с двумя или тремя размерами частиц при глубине проникновения 6 мм показаны на рисунках 11 и 12.
Из рисунков 11 и 12 видно, что средние нагрузки на проникновение для смесей заполнителя с зазором с тремя размерами частиц были больше, чем с двумя размерами частиц, что доказывает, что для сопротивления нагрузке заполнитель с зазором смеси с тремя размерами частиц были лучше, чем смеси с двумя размерами частиц.Согласно рисунку 11, доля S13 в сопротивлении нагрузке была больше, чем у S14 и S24, для смесей заполнителя с зазором и двумя размерами частиц. Можно предположить, что степень вклада различных агрегатов в сопротивление нагрузке зависит от размера их частиц, а больший размер частиц приводит к большему вкладу.
3.3. Сравнительный анализ смесей заполнителей непрерывного и промежуточного сортов
Значения CBR различных смесей вторичных заполнителей показаны на Рисунке 13.На рисунке 13 показано, что значения CBR сначала увеличивались, а затем уменьшались с изменением содержания вторичных агрегатов для непрерывной градации. В то время как для градации зазора эта тенденция была не столь очевидна, особенно для смеси S134. Максимальное значение CBR составляло около 125% для смесей заполнителей с непрерывной градацией и около 100% для смесей заполнителей с градацией промежутков. Величина CBR для смесей заполнителей с градацией зазора была меньше, чем у смесей заполнителей с непрерывной градацией при различном содержании вторичных заполнителей.
4. Определение характеристик штабелирования смесей минеральных заполнителей
4.1. Свойства штабелирования смесей непрерывных фракционированных заполнителей
Влияние содержания вторичных заполнителей на значение VCA показано на рисунке 14.
Из рисунка 14 видно, что с увеличением содержания вторичных заполнителей, коэффициент пустотности этих смесей сначала уменьшался, а затем увеличивался. VCA достиг минимального значения, когда содержание вторичных агрегатов составляло 30%.
Изменение начального среднего координационного числа в зависимости от содержания вторичных агрегатов показано на рисунке 15.
Из рисунка 15 видно, что изменение исходного среднего координационного числа было менее 5%, что означает этот диапазон изменения начального среднего координационного числа непрерывных градуированных смесей очень мал и может рассматриваться как постоянный.
В соответствии с количеством точек контакта и количеством частиц, собранных во время испытания на проникновение, средние координационные числа непрерывных сортовых смесей были рассчитаны методом средневзвешенного значения и показаны на Рисунке 16, где S представляет проникновение смещение.Из рисунка 16 видно, что средние координационные числа непрерывных смесей увеличиваются с увеличением смещения. Таким образом, делается вывод, что хорошая структура каркаса заполнения формируется для смесей с непрерывной градацией, а свойства структуры могут гарантировать хорошее состояние под нагрузкой.
4.2. Свойства штабелирования смесей заполнителей с зазором
VCA смесей заполнителя с зазором и тремя размерами частиц показаны на Рисунке 17.
Из рисунка 17 можно видеть, что с увеличением содержания вторичных агрегатов доля пустот в этих смесях сначала увеличивалась, а затем уменьшалась. Минимальное значение VCA было получено, когда содержание вторичных агрегатов составляло 62%. Существует много исследований распределения координационных чисел для агрегатов одного размера, но мало исследований было проведено по распределению координационных чисел для агрегатов большого размера.В работе показано, что корреляция между средним координационным числом и VCA смесей с частицами разного размера аналогична для смесей, состоящих из агрегатов одного размера, а именно, среднее координационное число увеличивается с уменьшением VCA [27].
Изменение начального среднего координационного числа смесей с градиентным зазором в зависимости от содержания вторичных агрегатов показано на рисунке 18. Из рисунка 18 можно увидеть, что изменение начального среднего координационного числа смесей с градиентным зазором составляет незначительно (менее 5%).
Рассчитаны средние контактные числа непрерывных смесей при различных глубинах проникновения. Результаты показаны на рисунке 19.
Что касается смесей с градацией зазора, из рисунка 19 видно, что среднее координационное число все время увеличивалось, когда S = 6 мм. Тогда как при S = 12 мм среднее координационное число сначала увеличивалось, а затем уменьшалось. Когда S = 20 мм, среднее координационное число сначала увеличивалось, затем уменьшалось, но, наконец, снова увеличивалось.
4.3. Сравнительный анализ смесей агрегатов непрерывного и промежуточного сортов
Влияние содержания вторичных агрегатов на VCA показано на рисунке 20.
Из рисунка 20 видно, что значения VCA сначала уменьшались, а затем увеличивались с увеличением. изменение содержания вторичных заполнителей как для смесей заполнителей с непрерывной, так и с зазорной градацией. Минимальное значение VCA составляло около 30% для смесей заполнителей с непрерывной градацией и 60% для смесей заполнителей с градацией промежутков.Значение VCA для смесей агрегатов с градацией зазора было больше, чем у смесей агрегатов с непрерывной градацией при различном содержании вторичных агрегатов.
Изменение среднего координационного числа с объемными долями агрегатов меньшего размера для смесей с непрерывным и зазором градации показано на рисунке 21.
Из рисунка 21 видно, что изменение среднего координационного числа для Смеси с градацией зазора были больше, чем у смесей с непрерывной градацией, а это означает, что на характеристики укладки смесей с градацией зазора легко влияло содержание вторичных агрегатов.
Рассчитаны средние числа контактов смесей со сплошной градацией и градацией зазора при различных глубинах проникновения. Результаты показаны на рисунке 22.
Из рисунка 22 видно, что средние координационные числа смесей зависят от смещения при проникновении. Для смесей с непрерывной градацией среднее координационное число будет равномерно увеличиваться с увеличением глубины проникновения. Что касается смесей с градацией зазора, среднее координационное число увеличивалось все время, когда S = 6 мм, в то время как сначала увеличивалось, а затем уменьшалось, когда S = 12 мм.Когда S = 20 мм, среднее координационное число сначала увеличивалось, затем уменьшалось, но, наконец, снова увеличивалось. Это показывает, что внешняя нагрузка значительно нарушила состав смесей с градацией зазора, и в процессе проплавления в структуре смеси частиц произошла реорганизация.
5. Выводы
В этой статье ЦМР была принята для моделирования поведения при штабелировании и несущей способности непрерывных смесей заполнителя с зазором. Проведен количественный анализ закономерностей эволюции агрегатных частиц при различных глубинных перемещениях.Основные выводы представлены следующим образом: (1) Значения CBR и VCA для смесей заполнителей с непрерывной и зазорной градацией были получены при различном содержании вторичных заполнителей на основе испытаний виртуального проникновения. Результаты моделирования показали, что взаимосвязь между CBR и VCA была отрицательной. Предложена оптимальная степень заполнения этих смесей заполнителей. (2) Проанализирована каркасная структура смесей минеральных заполнителей. Значение CBR сначала увеличивалось, а затем уменьшалось с увеличением содержания вторичных заполнителей для смесей заполнителей с непрерывным и зазором.Тем не менее, вариация значений CBR для смесей непрерывных гранулированных заполнителей была больше, чем для смесей заполнителей с градацией зазора, а это означает, что чем меньше разница в размерах частиц, тем сильнее влияние интерференции. (3) Сравнительный анализ свойств штабелирования. минеральных смесей заполнителей, сделан вывод о том, что параметры штабелирования смесей минеральных заполнителей со сплошной и щелевой градацией существенно не различаются при естественной штабелировке.Но смеси заполнителей с зазором испытывают воздействие внешних нагрузок, что, очевидно, приводит к реорганизации конструкции.
Приложение
Пример кода, использованного в этой статье
новое название «CBR» область экстента -0,2 0,2 -0,2 0,2 0 0,4 условие уничтожить модель по умолчанию cmat линейный метод деформируемость emod 1e9 kratio 1,0 свойство контакта fric 0,4 диапазон тип контакта мяч -ball cmat свойство по умолчанию dp_nratio 0.2 установить случайный 10002 шарик распределить пористость 0.36 numbin 2… bin 1 radius 0.00118 0,002375 объемная доля 0,15… бункер 2 радиус 0,002375 0,00475 объемная доля 0,85… поле -0,075 0,075 -0,075 0,075 0 0,17 стенка генераторная коробка -0,075 0,075 -0,075 0,075 0 0,17 мяч атрибут плотность 3000 влажность 0,7 цикл 50000 штиль 10 сохранить S1_1.p3sav стена удалить мяч удалить диапазон цилиндр end1 0 0 0 end2 0 0 0,17 рад 0,075 не стена генерировать основание цилиндра 0 0 0 высота 0,17 радиус 0,075 грани стены del граней диапазон id 436 496 генерация стены 1000 основание цилиндра 0 0 0,17 высота 0,1 радиус 0,025 сохранить S1_2.p3sav cyc 2000 смещение атрибута шара умножить на 0.0 свойство контакта lin_force 0,0 0,0 0 lin_mode 1 атрибут шара, умножение контактной силы 0,0 умножение контактного момента 0,0 сохранение S1_3.p3sav cyc 2000 смещение атрибута шара, умножение 0,0 свойство контакта lin_force 0,0 0,0 0 lin_mode 1 атрибут шара, умножение контактной силы 0,0 умножение контактного момента 0,0 0,0 атрибут стены zvel -0,1 ранг id 1000 1002 история стены 30 идентификатор контактной силы 1000 история стены 40 zdisp id 1000 мера Creat id 20 x 0 y 0 z 0,08 рад 0,05 история измерения 200 идентификатор координаты 20 история измерения 210 пороид 20 история измерения 220 стресс xxx id 20 измерить идентификатор истории 230 стрессцз идентификатор 20 цикл
сохранить S1_4.p3sav
Доступность данных
Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Работа выполнена при поддержке Департамента науки и технологий провинции Шэньси (№№ 2016ZDJC-24 и 2017KCT-13), Китайского фонда постдокторантуры (№№ 2017M620434), Специального фонда фундаментальных научных исследований Центральной Азии. Колледж Университета Чанъань (№№310821153502 и 310821173501) и Проект международного сотрудничества провинции Цзянсу (№ BZ 2017011). Авторы благодарят за финансовую поддержку.
| dc.description.abstract | Исследования показали, что характеристики походки человека позволяют делать выводы о различных личностных характеристиках и характеристиках здоровья и, таким образом, могут использоваться в качестве диагностического инструмента. Чтобы сделать это автоматически, важно иметь возможность извлекать их из сеньорной информации.Эта диссертационная работа направлена на то, чтобы сделать это с нескольких камер, и для этого основное внимание уделяется построению трехмерного скелета тела из видео с несколькими точками зрения (MVV), а затем количественной оценке ряда характеристик походки, таких как время поворота, время шага, частота шагов, длина шага. , одинарная опора или двойная опора. Представленный здесь метод использует безмаркерный подход по сравнению с маркерным подходом для извлечения скелета, поскольку он значительно сокращает время подготовки, а также стоимость оборудования по сравнению с маркерными методами.Недостатком безмаркерного подхода является то, что время обработки увеличивается из-за необходимости создания модели тела. Решение, предложенное в этой диссертации, пытается сократить время обработки за счет использования трансферного обучения с использованием предварительно обученных моделей глубокого обучения и последующего решения задачи обратной проекции для получения трехмерного скелета тела. Затем извлеченные визуальные данные и данные трехмерного скелета, а также данные IMU из различных частей тела анализируются для количественной оценки характеристик походки. В частности, были разработаны и обучены три нейронные сети для количественной оценки характеристик походки человеческого тела, по одной для данных датчиков, 2D визуальных данных тела и данных 3D скелета тела.Эти нейронные сети были обучены классифицировать, находится ли человеческое тело в фазе одиночной опоры (левая нога), одиночной опоры (правая нога) или двойной опоры. Производительность сетей оценивалась на основе достоверных данных, и производительность, основанная на различных наборах датчиков, сравнивалась. Среди трех нейронных сетей точность классификации с использованием данных IMU была лучше, чем с использованием как 2D, так и 3D каркасных данных. Среди визуально полученных моделей точность с использованием данных 3D-скелета была лучше, чем для 2D-визуальных данных.Кроме того, характеристики походки, такие как скорость походки, время шага, длина шага, время шага, время поворота, были извлечены из трехмерного скелета тела, и эффективность была проверена для нескольких человек. |
Требования к напольным покрытиям для каркасных стальных конструкций в многоярусных зданиях.
22 сентября 1977 г.
| МЕМОРАНДУМ ДЛЯ: | ROBERT A. WENDELL Исполняющий обязанности регионального администратора, Атланта |
| ВНИМАНИЕ: | КАРЛИЛ Ф.BUNN Исполняющий обязанности ARA [Управление науки, технологий и медицины] |
| ЧЕРЕЗ: | DONALD E. MACKENZIE Исполняющий обязанности полевого координатора |
| ИЗ: | РИЧАРД П. УИЛСОН Заместитель директора, [Управление кооперативных и государственных программ] |
| ТЕМА: | 1926.750 Требования к напольным покрытиям в каркасных стальных конструкциях в многоуровневых зданиях |
Это ответ на меморандум из вашего офиса от 5 августа 1977 г., тема указана выше.
В зависимости от функциональных требований самого здания и материалов, используемых при возведении его крыши, полов и стен, в одной конструкции можно использовать один или несколько методов каркаса.
В большинстве типов зданий системы перекрытий и крыш настолько тесно связаны, что при разработке проекта они рассматриваются вместе. И то, и другое важно, но полы являются определяющим фактором при определении «многоуровневости». Структурные проекты антресолей, уровней обслуживания и других уровней частичного этажа также являются «ярусными», когда один из них образует уровень над другим.Таким образом, слово «ярус», используемое в 29 CFR Part 1926, Subpart R, относится к конструкции пола.
За исключением «многоуровневой» конструкции, Parte не адаптируется к временным перекрытиям, для установки и обслуживания сетей безопасности всякий раз, когда возможное расстояние падения превышает два этажа или 25 футов.
Поскольку в одной конструкции можно использовать один или несколько методов обрамления, требования к страховочной сетке и / или напольному покрытию могут применяться в одной конструкции для соответствующей потребности.
[Исправление 20.06.2005.См. Директиву OSHA CPL 02-01-034 « Политика и процедуры инспектирования для стандартов OSHA по монтажу стальных конструкций для строительства », опубликованную 22 марта 2002 г., где представлена текущая политика по стандартам OSHA по монтажу стальных конструкций (подраздел R 1926 года) для строительства. ]
Реконструкция местности по контурам с помощью каркасной конструкции
Х. Альт и О. Шварцкопф. «Диаграмма Вороного изогнутых объектов», Proceedings, 11th Annual ACM Symposium on Computational Geometry , 89–97, 1995.
Н. Амента, М. Берн и Д. Эппштейн. «Кора и бета-скелет: реконструкция комбинаторной кривой», Графические модели и обработка изображений , Vol. 60: 125–135, 1998.
Google ученый
Г. Ауман, Х. Эбнер и Л. Танг. «Автоматическое построение линий скелета из оцифрованных контуров», Журнал ISPRS по фотограмметрии и дистанционному зондированию , Vol. 46: 259–268, издательство Elsevier Science Publishers B.В .: Амстердам, 1991.
Google ученый
Х. Блюм. «Преобразование для извлечения новых дескрипторов формы», У. Ватен Данн (ред.), Модели восприятия речи и визуальной формы. MIT Press: Cambridge, Mass., 153–171, 1967.
Google ученый
А. Каррара, Дж. Бителли и Р. Карла. «Сравнение методов создания цифровых моделей местности из горизонталей», Международный журнал географической информатики , Vol.11: 451–473, 1997.
Google ученый
A.B. Гарсия, К. Nicieza, J.B.O. Мере, А. Диас. «Алгоритм триангуляции на основе изолиний», Труды , 5-й Международный симпозиум по обработке пространственных данных , 273–284, 1990.
C.M. Золото. «Глава 3 — Поверхностная интерполяция, пространственная смежность и G.I.S» в «Трехмерных приложениях в географических информационных системах» (J. Raper, Ed.), Taylor and Francis, Ltd .: Лондон, 21–35, 1989 г.
Google ученый
C.M. Золото. «Простое создание топологии из отсканированных карт», Proceedings, Auto-Carto 13, ACM / ASPRS, Сиэтл, апрель , 337–346, 1997.
C.M. Золото. «Структура данных Quad-Arc», в Poiker, T.K. и Крисман, Н. (Ред.). Proceedings, 8-й Международный симпозиум по обработке пространственных данных, Ванкувер, Британская Колумбия, , 713–724, 1998.
C.M. Золото. «Корка и антикоррозийное покрытие: одношаговый алгоритм выделения границ и каркаса», в материалах Proceedings of the ACM Conference on Computational Geometry, Майами, Флорида, , 189–196, 1999.
C.M. Голд, Дж. Нантель и В. Ян. «Внешний вид: альтернативный подход к оцифровке карты лесов», Международный журнал географических информационных систем , Vol. 10: 291–310, 1996.
Google ученый
C.M. Голд и Дж. Снайинк. «Одноэтапный алгоритм извлечения корки и скелета», Algorithmica, (в печати).
L. Guibas and J. Stolfi. «Примитивы для манипулирования общими подразделениями и вычисления диаграмм Вороного», Транзакции о графике, , Vol. 4: 74–123, 1985.
Google ученый
Р.Л. Огневич. «Пространство-скелет: многомасштабное описание формы, объединяющее информацию об области и границах», Proceedings on Computer Vision and Pattern Recognition , 746–751, 1994.
Р. Огневич и М. Ильг. «Скелеты с евклидовой метрикой и правильной топологией и их применение в распознавании объектов и анализе документов», Труды 4-го Международного симпозиума по обработке пространственных данных , Vol. 1: 15–24, 1990.
Google ученый
А. Окабе, Б. Бутс, К. Сугихара. Пространственная мозаика — концепции и приложения диаграмм Вороного.