薄壁结构英文解释翻译、薄壁结构的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 thin-wall construction; thin-walled structure
分词翻译:
薄的英语翻译:
flimsy; slight; tenuity; thin
【医】 lepto-; tenuity; thinness
壁的英语翻译:
wall
【医】 paries; parietes; wall
结构的英语翻译:
frame; structure; composition; configuration; construction; fabric; mechanism
【计】 frame work
【医】 constitution; formatio; formation; installation; structure; tcxture
专业解析
薄壁结构(Thin-walled Structure)是指厚度远小于其他两个方向尺寸(如长度和宽度)的构件或系统组成的结构。其核心特征在于利用较小的材料厚度实现较大的空间跨度或承载能力,通过合理的形状设计来获得较高的强度和刚度。以下是详细解释:
一、定义与核心特征
-
厚度比定义
在工程力学中,当构件厚度(t)与最小特征尺寸(如宽度b或曲率半径R)之比满足 ( t/b leq 1/10 ) 或 ( t/R leq 1/20 ) 时,通常归类为薄壁结构。例如,金属板材、壳体屋顶、飞机机身等均符合此特征。
-
力学行为
薄壁结构主要承受面内应力(薄膜应力),弯曲应力影响较小。其稳定性问题突出,易发生屈曲(如局部失稳或整体皱褶),需通过加劲肋或优化截面形状增强稳定性。
二、材料与形式分类
-
常见材料
- 金属:铝合金、钢材(如冷弯薄壁型钢),用于轻型建筑和航空航天结构。
- 复合材料:碳纤维增强塑料(CFRP),适用于高比强度需求的飞行器部件。
- 混凝土:薄壳结构(如冷却塔)、预制混凝土板。
-
典型形式
类型 |
示例 |
应用领域 |
平板结构 |
楼板、隔墙 |
建筑 |
曲面板/壳体 |
储油罐、穹顶 |
工业设施、大型场馆 |
管状结构 |
输气管道、车架纵梁 |
机械工程、汽车制造 |
三、工程应用与优势
-
轻量化设计
通过减少材料用量降低自重,显著提升能源效率(如汽车车身减重降低油耗)。
-
空间效率
大跨度薄壳结构(如机场航站楼)可创造无柱开阔空间,优化功能布局。
-
局限性
对制造精度要求高,焊接变形控制严格;需防范疲劳裂纹和腐蚀问题。
四、学术与标准参考
- 中国《土木工程术语标准》(GB/T 50083-2016) 明确定义薄壁构件的几何边界条件。
- 美国土木工程师协会(ASCE) 在《冷弯型钢结构设计规范》中规定其计算方法和安全系数。
- 经典力学理论:欧拉-伯努利梁理论适用于薄壁直梁,壳体分析则需冯·卡门大变形方程支撑。
应用场景示例
- 航空航天:飞机机翼蒙皮(厚度0.5–2mm)承受气动载荷;
- 建筑:国家大剧院钛合金曲面屋顶;
- 日用品:易拉罐罐体(厚度约0.1mm)。
来源:
- 《工程力学:薄壁结构专题》(高等教育出版社)
- ASCE Manual of Practice No. 142: Cold-Formed Steel Structures
- 《复合材料薄壁结构设计》(科学出版社)
- Thin-Walled Structures 期刊(Elsevier出版)
网络扩展解释
薄壁结构是一种以薄型构件(如薄板、薄壳、细长杆件)为主体形成的空间受力体系,其厚度远小于长度和宽度,具有轻质高强、材料利用率高的特点。以下从定义、材料与构造、受力特点、应用领域等方面详细解释:
1.定义与核心特征
- 定义:由薄板(厚度远小于长宽)、薄壳(曲面薄壁)及细长杆件组成,通过空间协同受力承载较大载荷的结构形式。
- 关键特征:
- 轻量化:以较少材料实现高承载能力,如飞机机翼、船体等;
- 空间受力:各构件共同承受轴力、剪力、弯矩等多向荷载;
- 稳定性要求高:因构件薄,需通过加强筋或曲面设计提升抗屈曲能力。
2.材料与构造类型
- 材料:金属(钢、铝合金)、钢筋混凝土等。
- 常见类型:
- 薄壳结构:曲面壳体(如筒壳、圆顶壳),以双向轴力为主,用于大跨度屋顶;
- 折板结构:由平板折曲形成空间受力体系,经济且施工简便;
- 薄壁杆件结构:如冷弯型钢屋架,分为闭口(箱形梁)和开口截面(槽钢)。
3.受力特点
- 荷载分布:
- 薄板/壳:主要承受中面内的轴向压力、顺剪力,弯矩较小;
- 细长杆件:可能同时受轴力、弯矩和剪力作用。
- 优势:通过曲面或空间布置将集中荷载分散为面内应力,材料强度利用率高。
4.应用领域
- 建筑工程:大跨度屋盖(展览馆、体育馆)、高层建筑钢结构;
- 航空航天:飞机机身、机翼采用铝合金薄壁结构以减轻重量;
- 船舶与交通:船体外壳、车辆底盘等;
- 工业设备:压力容器、储罐等。
5.优缺点
- 优点:节省材料、自重轻、造型灵活(适合曲面设计);
- 缺点:对局部缺陷敏感(如焊缝、孔洞)、施工复杂(需模板支撑)。
如需进一步了解具体工程案例或力学计算,可参考建筑力学教材或专业设计手册。
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