Producent af kraftige bambushegn

Hvordan man designer den indvendige støttestruktur (såsom forstærkningsribber og gitterlayout) af tunge bambus hegnspaneler at forbedre den generelle stivhed?

Materialeegenskaber og designgrundlag for tunge bambus hegnspaneler

1. Naturlige egenskaber og forarbejdningsfordele ved bambus
Som et naturligt polymermateriale har bambus unikke fysiske og mekaniske egenskaber. Tager man de udendørs tunge bambus hegnspaneler produceret af Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. som et eksempel, bruger den højkvalitets bambus med en træalder på mere end seks år, som er splittet og nedbrudt til et kontinuerligt tværbundet netværksfiberbundt, der bibeholder det originale arrangement af bambusfibre. Denne forarbejdningsteknologi gør det muligt for bambus at bevare sin naturlige struktur, samtidig med at dens hårdhed og holdbarhed forbedres markant gennem højtemperatur- og højtryksbehandling. Dens tæthed ensartethed er bedre end traditionelt træ, og det har god modstandsdygtighed over for insekter og meldug. Fugtindholdet styres på et passende niveau for at undgå deformation og revner forårsaget af fugtændringer. Ved præcist at kontrollere doseringen for at sikre, at bambusfibrene er fast bundet, fuldender den tryksatte opvarmnings- og hærdningsprocessen råemnestøbningen under tusindvis af tons tryk, hvilket yderligere forbedrer materialets overordnede stabilitet. Disse egenskaber giver et solidt materialegrundlag for det strukturelle design af kraftige bambushegnpaneler.

2. Funktionelle krav til tunge bambus hegnspaneler
Kraftige bambushegn  bruges hovedsageligt i udendørs scener med høj belastning og skal have følgende kerneydelser: For det første kan de modstå store ydre påvirkninger, såsom kollisioner mellem mennesker og køretøjer eller naturlige vindbelastninger; for det andet kan de tilpasse sig fugtige omgivelser for at undgå strukturelle fejl på grund af ændringer i fugtindholdet; for det tredje har de langtidsholdbarhed og reducerer vedligeholdelsesomkostningerne; For det fjerde er de i overensstemmelse med miljøbeskyttelseskoncepter og afspejler værdien af ​​bæredygtig udvikling. Ud fra bambus- og træprodukternes egenskaber er overfladen af ​​tunge bambusmaterialer velegnet til fugtige miljøer efter speciel behandling, og der er ikke behov for hyppig maling for anti-korrosion. Daglig rengøring kan opretholde ydeevnen, hvilket giver en garanti for stabil drift af hegnspaneler i komplekse miljøer. Den naturlige tekstur og farve af bambus kan forstærke skønheden i udendørs rum, og balancen mellem funktion og æstetik skal tages i betragtning i strukturelt design.

Kerneteorier om design af intern støttestruktur

1. Anvendelse af mekaniske principper i støttekonstruktioner
Styrke er et materiales evne til at modstå skade, og stivhed er evnen til at modstå deformation. For kraftigt bambushegn vil utilstrækkelig stivhed få strukturen til at deformeres for meget under belastning, hvilket påvirker sikkerheden og udseendet. Ifølge teorien om materialemekanik er strukturel stivhed tæt forbundet med materialets elasticitetsmodul, sektionens inertimoment og indretningen af ​​den bærende struktur. Elasticitetsmodulet for det tunge bambusmateriale af bambus forbedres ved højtemperatur- og højtryksbehandling, og det rimelige design af den indre støttestruktur kan yderligere øge sektionens inertimoment og derved forbedre den samlede stivhed.
De belastninger, som tunge hegnspaneler af bambus kan bære, omfatter: lodrette belastninger (såsom deres egen vægt), vandrette belastninger (såsom vindstyrke, slagkraft) og dynamiske belastninger (såsom vibrationer genereret af køretøjer, der passerer). Designet af den understøttende struktur skal tydeliggøre lastoverførselsvejen for at sikre, at lasten effektivt kan overføres til fundamentet gennem komponenter såsom forstærkningsribber og gitter. For eksempel kan montering af forstærkningsribber i vandret retning overføre vindkraft til søjlerne, og det lodrette gitterlayout kan sprede egenvægten og den øvre belastning for at undgå lokal spændingskoncentration.

2. Bionics og strukturel optimeringsdesign
Bambus i sig selv er en effektiv mekanisk struktur, og dens bambusknuder svarer til naturlige forstærkningsringe. Bambusvæggens hule struktur reducerer dens egen vægt og bibeholder samtidig en høj bøjningsstivhed. Ved udformningen af ​​tunge bambushegnpaneler kan den forstærkende effekt af bambusknuder simuleres, og cirkulære eller tværgående forstærkningsribber kan sættes i støttestrukturen for at simulere den stivhedsforbedrende effekt af bambusknuder på bambusstilke. På samme tid, ved at trække på egenskaberne ved det langsgående arrangement af bambusfibre, er langsgående forstærkningsribber sat inde i hegnspanelerne for at øge trækstivheden langs fiberretningen.
Ved hjælp af topologisk optimeringsteknologi bruges finite element-software til at simulere spændingsfordelingen under forskellige støttestrukturlayouter, fjerne ineffektive materialer og fastholde vigtige bærende veje. For eksempel bruges de mekaniske parametre for bambus og tunge bambusmaterialer (såsom elasticitetsmodul og Poissons forhold) som input til at etablere en tredimensionel finite element-model af hegnspanelet, analysere deformationen og spændingen under typiske belastninger, optimere positionen, antallet og tværsnitsformen af forstærkningsribberne, uden at øge materialets stivhed mere på linie, uden at øge den mekaniske fordeling betydeligt mere på linie vægt.

Specifik designplan for intern støttestruktur

1. Forstærkningsrib design
Type og layout af forstærkningsribber
Langsgående forstærkningsribber: Sæt langs hegnspanelets længde, antallet bestemmes i henhold til panelets bredde, og normalt sættes en hver 200-300 mm. Det vedtager et rektangulært tværsnit med en tværsnitsstørrelse på 20 mm × 30 mm. Materialet er den samme tunge bambus som hegnsbrættet, og det er forbundet til panelet med en tap og en tap eller lim. De langsgående forstærkningsribber kan øge bøjningsstivheden af ​​hegnsbrættet langs længderetningen og modstå den nedbøjede deformation forårsaget af det store spænd.
Tværgående forstærkningsribber: anbragt vinkelret på længderetningen, med en afstand på 300-500 mm, og tværsnitsstørrelsen kan være lidt mindre end de langsgående forstærkningsribber (såsom 15 mm×25 mm). De tværgående forstærkningsribbers funktion er at forbinde de langsgående forstærkningsribber til at danne et gitterskelet og samtidig overføre vandrette belastninger. I begge ender og den midterste støtteposition af hegnsbrættet kan de tværgående forstærkningsribber krypteres for at øge den lokale stivhed.
Skrå forstærkningsribber: Sæt i hegnsbrættets diagonale retning for at danne en trekantet støttestruktur. Trekanten har stabilitet og kan effektivt modstå forskydningsdeformation og torsionsbelastninger. Tværsnitsstørrelsen af ​​de skrå forstærkningsribber svarer til de tværgående forstærkningsribbers, og de er forbundet med de langsgående og tværgående forstærkningsribber gennem hjørneknuder. Metalstik eller bambustapper kan bruges ved knudepunkterne for at forbedre forbindelsesstyrken.

Tilslutningsmetode mellem armering og panel
Limforbindelse: Brug den miljøvenlige lim uafhængigt udviklet af Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd. til at påføre lim på kontaktfladen mellem armering og panel og danne en integreret forbindelse ved tryk og hærdning. Limlimningsprocessen skal kontrollere mængden af ​​lim for at sikre, at limningen er fast og ikke flyder over, for at undgå at påvirke udseendet og den miljømæssige ydeevne.
Tap- og tapforbindelse: Bearbejd taper og tapøjer på panelet og forstærkningen, og forbind dem gennem tap og tap. Tand- og tapstrukturen kan give en vis grad af udtræks- og forskydningsmodstand, samtidig med at bambusens naturlige tekstur bibeholdes, hvilket er i tråd med miljøbeskyttelsesbegrebet. Til tunge belastningsdele kan lim og stik- og tapforbindelse kombineres for at forbedre pålideligheden af ​​forbindelsen.

2. Grid layout design
Valg af gitterform
Rektangulært gitter: Det er dannet af den lodrette skæring af langsgående og tværgående forstærkninger, som er den mest almindelige gitterlayoutform. Rektangulært gitter er let at konstruere og bekvemt til standardiseret produktion og er velegnet til scener med relativt ensartet belastningsfordeling. Maskestørrelsen kan justeres i henhold til specifikationerne for hegnsbrættet og belastningsstørrelsen, normalt 200 mm × 200 mm til 300 mm × 300 mm.
Diamantnet: De diagonale forstærkningsribber kombineres med de langsgående og tværgående forstærkningsribber for at danne et diamantnet. Den diagonale retning af diamantnettet er stærk, hvilket bedre kan modstå den diagonale belastning og drejningsmoment. Den er velegnet til hegnspaneler, der kan blive udsat for komplekse belastninger, såsom områder tæt på veje eller områder, der ofte bliver ramt.
Honeycomb mesh: Den sekskantede struktur, der efterligner honeycomb, er sammensat af flere sekskantede enheder. Honeycomb-nettet har fremragende kompressions- og bøjningsmodstand, og materialet er jævnt fordelt, hvilket kan give højere stivhed ved samme vægt. Imidlertid er behandlingen af ​​bikagenettet vanskeligere, og der kræves specialudstyr til skæring og montering. Det er velegnet til high-end tunge bambus hegnspaneler med ekstremt høje krav til stivhed.
Optimering af maskedensitet
Masketætheden påvirker direkte stivheden og vægten af hegnsbrættet. I designet skal den optimale maskedensitet bestemmes gennem mekaniske beregninger og eksperimenter. For tunge bambusmaterialer kan gitterafstanden på grund af dens ensartede tæthed og høje styrke øges passende for at reducere vægten, samtidig med at stivheden bevares gennem tværsnitsoptimering af armeringen. Eksempelvis kan gitterafstanden i områder med små belastninger indstilles til 300 mm×300 mm, mens i områder med koncentreret belastning (såsom midten af ​​hegnsbrættet eller nær søjlen) reduceres gitterafstanden til 200 mm×200 mm, og armeringens tværsnitsstørrelse øges.

3. Nodedesign og forstærkning
Nodetype og kraftanalyse
Knudepunkterne i hegnsbrættets indvendige støttestruktur omfatter skæringen af langsgående og tværgående forstærkninger, skæringen af skrå forstærkninger og langsgående og tværgående forstærkninger osv. Noder er nøgledele til lastoverførsel og skal have tilstrækkelig styrke og stivhed. Almindelige knudefejlformer inkluderer forskydningssvigt og rivesvigt, så knudedesignet skal fokusere på forskydnings- og trækmodstand.
Nodeforstærkende foranstaltninger
Metalstik: Brug vinkler, bolte og andre metaldele i rustfrit stål til at forbinde forstærkninger ved knudepunkterne. Metalstik kan give pålidelige mekaniske forbindelser, især til scenarier med tung belastning. For eksempel, i skæringspunktet mellem de langsgående og tværgående forstærkninger, bruges vinkelkoder i rustfrit stål til at fastgøre samlingerne med bolte. Tykkelsen af ​​vinkelkoderne er ikke mindre end 3 mm, og diameteren af ​​boltene er ikke mindre end 6 mm.
Bambusforstærkninger: Naturmaterialer som bambustapper og bambussøm bruges til at styrke knuderne. På basis af mortise- og tapforbindelsen indsættes bambussøm for yderligere fiksering. Diameteren på bambussømmene er 5-8 mm, og længden bestemmes efter tykkelsen af ​​armeringen for at sikre, at de to lag af forstærkning er gennemtrængt. Bambusforstærkninger er kompatible med tunge bambusmaterialer og opfylder miljøbeskyttelseskrav.
Limforstærkning: Øg mængden af ​​lim ved knudepunktet for at danne et fortykket limlag for at forbedre klæbestyrken af ​​knudepunktet. Tykkelsen af ​​limlaget styres til 1-2 mm for at undgå ufuldstændig hærdning eller spændingskoncentration på grund af for stor tykkelse af limlaget.

Strukturel designtilpasning baseret på processen fra Ningguo Kuntai Bamboo and Wood Co., Ltd.

1. Materialeegenskabernes indflydelse på konstruktionsdesign
Følgende egenskaber ved tunge bambusmaterialer skal tages i betragtning ved design af bærende strukturer:
Fiberarrangementsretning: Bambusfibre er arrangeret langs længderetningen, og den langsgående trækstyrke er betydeligt højere end den tværgående retning. Derfor bør den langsgående armering arrangeres langs fiberretningen så meget som muligt for at udnytte materialets højstyrkeegenskaber fuldt ud, mens den tværgående armering skal kompensere for problemet med utilstrækkelig tværstyrke gennem et rimeligt tværsnitsdesign.
Densitetsensartethed: Den tryksatte opvarmning og hærdningsprocessen gør densiteten af ​​det tunge bambusmateriale ensartet, og det er ikke let at have defekter som kollapsede kanter og springede ledninger, hvilket giver en garanti for stabil forbindelse af den bærende struktur. I designet kan det overflødige design af armering forårsaget af materialefejl reduceres passende for at optimere det strukturelle layout.
Miljøvenlig limydelse: Den selvudviklede lim har høj vedhæftningsstyrke og kontrollerbar dosering, hvilket kan sikre pålideligheden af ​​forbindelsen mellem armeringen og panelet. I designet af den limede knude kan det nødvendige bindingsareal beregnes i henhold til limens forskydnings- og trækstyrkeparametre for at undgå overdreven brug af lim til at påvirke miljøpræstationen.

2. Processynergi og produktionsoptimering
Kombineret med den tryksatte opvarmning og hærdningsprocessen kan armeringen og panelet presses på én gang i emneformningsstadiet for at danne en integreret struktur. Denne integrerede proces kan reducere den efterfølgende montageproces og undgå materielle skader forårsaget af sekundær bearbejdning. Samtidig sikrer det den tætte forbindelse mellem armeringen og panelet og forbedrer den samlede stivhed. Når f.eks. hegnspanelemner presses, placeres krydsende forstærkningsribber på forhånd, og der bruges tusindvis af tons tryk til at sammenvæve forstærkningsribberne med panelfibrene for at danne en sømløs samlet struktur.