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技术支持中心博客纸质结构的设计与规范校核
纸质结构的设计与规范校核
LicensingNews

纸质结构的设计与规范校核

2021年4月1日
本文也提供以下语言版本
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI从英语翻译

您一直在呼吁在 IDEA StatiCa 中提供新材料用于设计、分析和规范校核。要决定在钢材和混凝土之后,下一个在我们软件中实现的材料并不容易。需求多种多样——木材、复合材料、塑料、玻璃等等。但其中只有一种材料脱颖而出——纸!

首先,我们必须承认,这是我们有史以来面临的最艰巨的挑战。但我们热爱挑战!因此,经过多年的开发、严格的测试与验证,这一最受期待的功能终于来了! 

随着全新 IDEA StatiCa F00I 版本的发布,我们可以自豪地宣布,IDEA StatiCa 现已能够对各类纸质结构进行设计、分析和规范校核。 

为什么选择纸?

纸的历史可以追溯到古埃及。自那时起,数以万亿吨计的纸被生产、使用和书写。这种材料的优点众所周知: 

  • 环保
  • 完全可回收
  • 价格实惠 
  • 全球可获取 
  • 可着色
  • 可食用(在某些情况下)

尽管历史悠久,纸无疑是未来最具潜力的施工材料。您可能已经注意到,第一座纸板大教堂由建筑传奇人物坂茂(Shigeru Ban)在新西兰基督城设计。 

而且这并非个例。我们可以看到纸在各类工程中的多种应用,例如桥梁,

以及遍布世界各地的庇护所或儿童游乐设施。我们相信,所有孩子都应该在安全的环境中玩耍。 

但您的想象力并不局限于此。任何您能想到的东西都可以用纸来创造,都可以由 IDEA StatiCa 进行设计和分析。 

此外,每位工程师或建筑师都是从为学校项目制作纸质或纸板模型开始职业生涯的,对吧?而测试这些学校项目稳定性和安全性的唯一方式就是实际测试(最常用的包括压碎测试、冲击测试、耐火测试以及耐水和其他饮料的测试)。 

借助全新的 IDEA StatiCa Paper 应用程序,您现在也可以在几分钟内分析微型结构构件。 

IDEA StatiCa Paper 简介

借助全新的 IDEA StatiCa Paper 应用程序,我们在 IDEA StatiCa 产品组合中新增了另一种建筑材料类型。除钢结构节点和构件(包括钢-混凝土及钢-木材节点)以及我们的混凝土应用程序外,您现在还可以对全新类型的材料——纸质结构——进行设计和规范校核。 

我们的主要目标是最大限度地减少使用限制,因此通过与研究合作伙伴的合作,我们提出了一种全新的创新方法来评估纸质模型的行为——CPFEM(纤维素纸有限单元法)。 

CPFEM 的应力-应变图: 

令我们所有研究人员惊讶的是,求解器背后的整套数学方法早在数千年前就已被发明,并建立在一个非常简单且广为人知的公式之上: 

任意类型的结构

CPFEM 方法使用户能够将任意类型的纸用于其施工目的: 

  • 办公用纸叠
  • 纸板
  • 卫生纸卷筒
  • 以及许多其他类型。

任意节点类型

得益于 IDEA StatiCa Paper 上述 CPFEM 技术核心,用户在纸与纸之间的节点设计上同样不受限制。无论您是用胶水粘合、用订书机装订、用夹子夹住还是叠放(我们内部称之为"折纸法"),我们始终为您提供支持。

分析与规范校核

正如您所预料的,纸质结构的主要挑战在于分析部分。我们的研究工程师在实验室中花费了数年时间,至少涵盖了主要的分析类型和测试。根据纸的特性,我们面临三大主要挑战:

  • 耐水性(溶解)
  • 耐火性
  • 风荷载(屈曲、吹飞)

幸运的是,造纸工业的最新发明为我们提供了帮助,阻燃和防水纸的最新测试对纸质材料在建筑行业的未来应用前景令人期待。 

我们必须承认,在办公用纸叠的抗风吹测试中,我们遇到了更多困难。正如您在一段验证视频中所看到的,研究工作并不总是按预期进行。 

验证与证明

可靠性是 IDEA StatiCa 所有应用程序的核心,Paper 也不例外。研究和验证阶段由知名的埃及开罗拉美西斯三世纸莎草大学承担。 

该大学团队花费了超过 5 年时间进行大量实验室测试。结果与规范要求相符。CPFEM 突破了纸质结构设计中计算可能性的限制,同时确保工程师处于安全一侧。

在下方图片中,您可以看到一座纸桥在荷载作用下的测试过程之一。所有纸质节点随后均通过 CPFEM 进行了分析。 

给纸一个机会

IDEA StatiCa 相信纸的未来前景广阔。这就是为什么我们投入资金、时间和研究资源,探索如何高效利用这种广为人知、环保但仍被低估的施工材料,并为结构工程师及其他建筑专业人士提供一种新材料,以便在市场上脱颖而出。 

全新的 IDEA StatiCa Paper 应用程序是新发布的 F00I 版本的一部分,该版本仅于 2021 年 4 月 1 日通过此链接独家提供。

如果我们未能说服您,我们希望至少能让您开心片刻,让您会心一笑。     

 愚人节快乐!

版权图片:shigerubanarchitects.com、myonebeautifulthing.com、SimScale、ScienceDirect.com、Brandon Tran、Eugene Choo

Ondrej Fridrich

Ondrej Fridrich

营销工程师 IDEA StatiCa 美国

具有 15 年以上软件与施工行业经验的资深市场营销负责人;精通数字化营销活动与网站管理。

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