Pflanzengewebe als Inspiration für Carbonbeton-Strukturen: Morphologie und mechanisches Verhalten/Plant tissues as an inspiration for carbon reinforced concrete structures: morphology and mechanical behavior

IF 0.4 4区 工程技术 Q4 CONSTRUCTION & BUILDING TECHNOLOGY
Domen Macek, Annabell Rjosk, Stephan Ritzert, Thea Lautenschläger, C. Neinhuis, S. Reese
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Abstract

Pflanzen zeigen eine Vielzahl unterschiedlicher Blattformen. Die mechanischen Eigenschaften der Blätter werden durch die innere Zusammensetzung der verschiedenen Gewebe bestimmt. Die biomechanischen Eigenschaften von peltaten Blättern wurden bisher nur wenig erforscht. Die komplexe Faserorganisation in dieser Art von Blättern kann als Inspiration für neuartige Carbonbeton-Strukturen dienen. Aufgrund der komplexen morphologischen Anatomie von Blättern können nicht alle Informationen über das mechanische Verhalten aus Experimenten gewonnen werden. Daher untersuchen wir in diesem Beitrag das mechanische Verhalten von peltaten Blättern von Stephania japonica mithilfe der numerischen Simulation. Für die Finite-Elemente-Simulationen wird ein kontinuumsmechanisches Materialmodell verwendet. Zunächst werden die numerischen Ergebnisse mit den realen Versuchen verglichen. Dann wird das Modell eingesetzt, um das Verhalten des Pflanzengewebes unter verschiedenen Belastungsbedingungen zu simulieren. Darüber hinaus werden auf der Grundlage der CT-Daten des Blattgewebes einige mögliche Carbonbeton-Strukturen vorgeschlagen.
碳结构:形态和机制Verhalten/植物组织作为碳增强混凝土结构的灵感:形态和力学行为
植物表现出不同的解释模式。叶子的机械特性由不同组织的内部组成所决定。柏的生物机械属性迄今还很少有人知道。这类叶子的复杂纤维组织可以对新的碳密集结构产生灵感。由于树叶形态复杂,因此不可能从实验中搜集到关于这类机械行为的所有信息。因此,本文通过数值模拟研究了捷豹皮草的物理行为。最终元素模拟使用的是连续机械模型首先比较数值结果和实际实验。模拟在不同压力下下修补植物组织的运作。此外,根据漂浮物组织的ct数据,建议若干可能的碳水泥结构。
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来源期刊
Bauingenieur
Bauingenieur 工程技术-工程:土木
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6-12 weeks
期刊介绍: Die Zeitschrift Bauingenieur bietet Aufsätze über Theorie und Praxis des konstruktiven Ingenieurbaus, der Mechanik, der Geotechnik und des Baubetriebs und Baumanagements. Darüber hinaus enthält die Zeitschrift Bauingenieur Berichte und Reportagen über interessante Bauausführungen und Bausanierungen im In- und Ausland, Baustofffragen und Bauinformatik.
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