作业帮 > 综合 > 作业

有没有既密度小又强度大的金属材料

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/17 04:11:10
有没有既密度小又强度大的金属材料
我需要做一种金属框架,不是很大,30cm*30cm*30cm以下.而且我要把它从三楼半(约10m)高扔下来.做不锈钢的告诉我如果你不想变形那必须很厚,无论什么材料.我现在就想要那种强度大的金属(空心)做一个立方体只有十二条棱的框架,但是一定要轻.
你所说的高强度/低密度也就是想要高比刚度的材料.金属中铍比刚度差不多最高了,然后就是金属基复合材料了,非金属里碳纤维复合材料也是高比刚度.但这些材料不常见,加工难,成本高.
另外这个问题提的不明确,是想试验一个10m扔下不变形的框架?还是框架里有什么东西,保护内部不破坏?
如果单纯让结构不变形,改设计就好了,选更厚一点的壁厚;如果要当个保护架,那么干脆外面包泡沫就行了.
想得到答案,提问就得提得清晰.
再问: 有意思。 我是要拿这个框架做保护。 材料当然要是身边买得到的。 金属好看啊!我想我做出来的东西要有特色
再答: 这就清楚多了~ 高空坠落,这是一个冲击问题,落下来,高度差势能转化为动能,然后落地能量转化为地面与框架和框架与内部要保护物品的应变能。金属材料硬度大,刚度高,冲击接触时间短,瞬时接触应力很大。所以用金属材料做高空坠落保护用并不是最佳材料,很难起到保护作用。 举个简单的例子,有人要跳楼,消防人员营救的时候都是铺橡胶垫子,或者拉网接;如果换个方法,沿着你所设想的思路,让这个跳楼者进入一个高刚度的金属笼子中,再掉下来,你认为这个人能幸免么?保护框的第一功能就是保护内部物品不损,然后再考虑外观问题。 如果为了让产品有特色,非要用金属材料,建议选用薄金属皮,内部贴上厚厚的高弹性泡沫板。这样能保护内部物品;如果你仍然希望外面的金属皮尽量不形变,那就在金属皮围成的立方体的八个角贴上高弹性泡沫,这样既能看着美观,又能起到一些保护作用,但是变形程度要看运气了,四个角同时着地时候变形小些,单个角着地那就变形大了。
再问: 对! 我想到了可以在金属框架八个角外贴上泡沫塑料、橡皮泥、甚至弹簧...... 对于保护内部:我保护的对象是一只鸡蛋......我想把它用十二根橡皮筋稳定,橡皮筋另一头挂在框架棱上的焊的钩子上。一瞬间框架速度减为零甚至反弹,橡皮筋只要足够牢固应该能把鸡蛋速度稳定减下来!但鸡蛋会不会超出框架碰地还要看橡皮筋了。 地面材料是瓷砖,又好像是大理石,不知什么泡沫材料能同时保护框架和地面
再答: 很有想法的试验~ 先说保护地面吧,只要泡沫材料够厚,就能同时保护框架和地面。至于具体选什么材料,多厚,手算是不行的,就得用有限元方法算一下了,不过泡沫是非线性材料,材料属性中的应力应变曲线生产厂家估计都没测试过。没有这个条件,就得去慢慢尝试了。 再说保护鸡蛋,鸡蛋皮是脆性材料,破裂主要是由于应力集中产生裂纹,然后通过裂纹扩展裂开的,所以,保护鸡蛋的原则是在触地时刻尽量让弹性绳作用在鸡蛋上的应力均匀,应力=力/接触面积,所以应让鸡蛋有最大接触面积,在你的试验条件中,最大接触面积就是半个鸡蛋。拿皮筋直接勒不太可靠,可能直接线接触应力大把鸡蛋勒破。最好给鸡蛋做一个仿形的保护壳,保护壳和鸡蛋之间需要泡沫填充,甚至可以用湿海绵(固/液双重缓冲),保护壳则直接和弹性绳(如皮筋)连接。这个也可以用有限元方法仿真,不过里面非线性材料也太多,算准太难。 总之,很不错的想法,很大胆的创意,结构想的也挺漂亮。剩下的就是大量的工作量了,得准备好多鸡蛋~~~,如爱迪生一般一次次尝试吧。当然,如果学习一下简单的力学,并学一下有限元工具,会事半功倍。
再问: 字数超出最大值,服务器可能拒绝保存......
再答: “高弹性泡沫塑料”直接在百度搜就可以,可以看看商品的样子和介绍,然后去装修市场买类似的即可。另外要想达到缓冲的效果,需要金属框架外面包泡沫,而不是泡沫外包金属,那层金属皮放外面没有任何意义。 我看了你所说的鸡蛋支撑结构,也大概清楚什么意思了,布和鸡蛋之间加吸水海绵可以另缓冲效果更好。 虽然头一次试验不一定能成功,但是路子应该没有问题了,多试几次,改进一下,应该没有问题。