2023-06-22 15:07:39 來源 : 城市網(wǎng)
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雖然模仿泡沫狀氣泡布置的結(jié)構(gòu)重量輕且構(gòu)造便宜，但它們也非常穩(wěn)定。例如，覆蓋標志性的北京水上運動中心的氣泡各自具有相同的體積，但排列方式最小化了結(jié)構(gòu)的總面積 - 優(yōu)化了建筑的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在很好地理解了這種行為背后的數(shù)學，但如果氣泡的面積不相等，情況就會變得更加復雜。最終，這使得更難以對總表面積或2D，邊緣長度或“周長”如何最小化以優(yōu)化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性做出一般性陳述。在EPJ E發(fā)表的新研究中英國阿伯里斯特威斯大學的弗朗西斯·海德利和西蒙·考克斯探討了如何將兩個不同區(qū)域的不同數(shù)量的二維氣泡排列在圓形圓盤內(nèi)，以最小化其周長。
通過使用多達十個氣泡的計算機模擬，二人組研究了如何優(yōu)化氣泡的形狀，同時遵守氣泡形成的數(shù)學定律。他們的工作可以為復雜泡沫狀結(jié)構(gòu)的新設(shè)計鋪平道路，這種結(jié)構(gòu)比以前的設(shè)計更強大，更便宜。它還可以提供對一般物理定律的新見解，這些定律管理具有不同區(qū)域的氣泡的最佳布局。為了得出這些結(jié)論，Headley和Cox指出了大量總泡沫的復雜性如何迅速增加; 雖然可以以20種不同的方式排列五個氣泡，但總共有314,748個結(jié)構(gòu)可用于十個氣泡。
Headley和Cox使用先進的軟件計算了他們的最佳氣泡排列，以找出每個面積比率的最低氣泡周長排列。對于每個數(shù)量的氣泡，他們最終確定在某些面積比范圍內(nèi)具有最小周長的結(jié)構(gòu)的數(shù)量隨著氣泡數(shù)量的增加而增加，因此面積比的范圍產(chǎn)生具有最小周長的特定氣泡結(jié)構(gòu)。變窄了。
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