可助建筑物抵御地震的螺栓,你见过吗?
图片来源:Saeed Niku
世界上所有工程师眼中的螺母、螺栓以及其他机械紧固件都是扁平且紧凑的,它们或平行或垂直。但是,加州理工大学的一名教授打破了这种说法。
加州理工大学的机械工程教授Saeed Niku和他的学生开发出一种灵活可弯曲的紧固件螺栓。该紧固件的核心是由高强度柔性材料(如凯芙拉、尼龙、钢丝绳等)组成的柄。钢丝线像弹簧一样缠绕紧固件的核心,连接紧固件的首尾两端。
Niku说:“紧固件同时具有轴向和横向的刚性。人们可以像拧紧螺丝那样拧紧紧固件,同时也可以将紧固件进行横向移动。这样的紧固件具有足够灵活的轴向负载能力,可以连接非平行表面、不匹配表面、错位洞或者机器中的小型横向运动。”
这个“灵活的紧固件”的构思来自于2000年Niku 的哲学设计课上。当时有三个学生正在合作一个项目,想把螺丝用于加州木框架房屋上起地震保护作用,并用螺栓紧固。Niku提出了柔性螺栓的概念,学生最终实现了这一概念,并作出了相应的作品。课后,Niku接管了这一项目,并进行了重新设计,获得了美国大学创新者和发明家联盟以及莱梅尔逊基金会的资助。
这种灵活的紧固件可以制作成大小不同的尺寸,从3/16英寸的直径到任意大的直径都可满足。加州理工大学的科研和经济发展办公室的项目经理JimDunning目前正致力于加州中部海岸研究伙伴关系的合作中,他表明可以生产出不同刚度的紧固件。
Niku提到,紧固件可以在任何不平行对齐或需要侧向移动的表面上得到应用。例如建筑业中,它可以在不需要埋头孔(如桁架)的情况下连接零件表面,也可以用于修复和翻新产品中结构洞排布错误的情况。一切只需要用螺钉将弯曲的非表面连接起来即可。紧固件也可以用于机器人中,紧固件具有侧向顺性和轴向刚度,装配的机器人可以进行横向移动。同样,紧固件可以在医学中用作人工膝盖,而不必担心由于孔的不匹配造成的连接在弯曲时引起的一系列问题。Dunning补充说,我希望该紧固件可以用于地震改造项目中,凭借螺栓的横向灵活性使整个结构更具灵活性,从而更好地抵御地震震动。
2005年Niku获得了灵活紧固件的专利,现在C3RP研究伙伴组织正在尝试获得生产许可。Dunning 说:“我们希望寻求一个愿意付出时间和设备的合作伙伴来帮助我们研究出最优化的制造方案。”
新材料在线编译整理——翻译:陈琼
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