工程

专业人士和工程学生的问答

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侧面运输冰箱怎么了?
我试图交付一台冰箱,但客户看到冰箱是躺在卡车里而不是站起来的。他拒绝接受它,声称将压缩机放在一边会损坏压缩机。我试图解释那是没有道理的,但是他的朋友来找我,也说了同样的话。 冰箱侧面运输有问题吗?如果是这样,为什么?

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宽度和厚度如何影响钢板的刚度?
我有一块2毫米厚的钢板,长300毫米,宽30毫米,两端都支撑着。它支撑着一个可以沿着盘子滚动的承重轮。它目前支持轮毂位于中间时我希望其承受的最大重量,但它弯曲得有点大。使其更宽会有助于支撑重量并增加其刚度,还是需要使其更厚? 还有一种方法可以计算出刚度如何随厚度(或宽度,如果会影响它)而变化?

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为什么桁架以它们的方式桥接?
只需乘火车穿越我的故乡,我就能随处看到上图所示的桁架桥。有很多变体,但最常见的设计似乎就是这个。但是,为什么要用这种方式专门建造它们呢? 我可以直观地看到为什么这样的设计可能很坚固,但是有什么深入的原因吗?我想从物理的角度尽可能多地了解答案。谷歌搜索没有太大帮助;我可以找到有关不同变体和许多示例的信息,但没有一个能真正涵盖这种设计的独特之处,从而使其广受欢迎。

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钢化玻璃中的断裂图案
在浏览当地新闻网站时,我偶然发现这张公交车门坏了的图片。由于岩石撞击,玻璃破裂了。据我所知,图片的窗户部分没有加热元件。现在,让我感兴趣的是断裂模式的明显周期性和结构。 钢化玻璃是否经常遇到周期性断裂?是否了解产生此类骨折的机制?这是制造过程的结果吗?也许玻璃是贴在门上的? 提前致谢
17 glass 

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加热高天花板的建筑物最有效的方法是什么?
考虑一个大礼堂,一座教堂或其他一些非常大的,基本上是一间装有高天花板的房间。假设该建筑物有许多入口,这些入口可使冷空气流入/流出,并且建筑物的进出流量不可避免。 我可以想象,任何控制如此大的建筑物的温度的尝试在能源和成本方面都是非常低效的,特别是因为上升了暖空气。 假设外面很冷,而我们主要感兴趣的是将建筑物保持在地面上的温暖状态,以使人类能够舒适地工作和互动,那么最好的方法就是将这么大的,基本上是一个房间的建筑物保持在一个当频繁且不可避免地要暴露于室外冷空气中时,天花板会很高吗? 当我说“最好”时,我感兴趣的是在建筑物的整个生命周期中平衡能源,维护和金钱成本。


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如何设计被动冷却的房屋?[重复]
这个问题已经在这里有了答案: 在非常炎热的地区(如沙特阿拉伯)如何制作被动式房屋? (5个答案) 4年前关闭。 这些天,我住在路易斯安那州,这个地区以其众多的战前种植园而闻名(大约1800年代初)。在游览其中一所房屋时,很明显,房屋的几乎所有内容都是围绕夏季凉爽设计的。一些例子: 天花板高4米,可让热空气升至天花板。 落地窗可让顶部的热空气逸出,底部的冷空气被吸入。 房子阳光明媚的一面的门廊,以防止阳光进入窗户。 大型中央楼梯,可让热空气升至二楼,在楼下吸入冷空气。 有些有冲天炉,在房子的顶部有一个中央观察室,再次允许热空气从房子的顶部逸出并从底部吸进空气。 我的问题是:鉴于我们对热力学的现代理解,今天如何设计一个被动冷却的房屋?我们能比1800年代的种植园主做得更好吗? 让我们将制冷定义为使房屋更舒适。这意味着降低温度不仅很重要,而且要阻挡阳光并保持气流。同样,如果可能的话,从空气中提取水分将非常有益。

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铁路轨道可以忍受多少火车通行证?
我知道轿车和卡车轮胎上的橡胶会磨损,而道路混凝土也会磨损。我想知道: 钢虽然坚硬而有弹性,但仍会引起摩擦(分子之间的相互作用)并因此引起磨损。 假设我们平均有20-30辆四轴货车,每辆货车和一辆牵引车上的满载力为50-60吨。在必须更换之前,一条铁路可以忍受多少火车通行证?平均达到此次数的等效时间范围是多少?

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我们可以在淬火时通过施加磁场来改变钢的性能吗?
奥氏体是非磁性的,而铁素体和珠光体是磁性的。(珠光体的磁性随碳含量的变化而变化)αα\alpha 如果在淬火时在特定方向上施加了强磁场(相反,奥氏体正在淬火!),晶粒结构会改变吗?通过施加循环磁场能否获得优异的晶粒组织,从而获得更坚硬的钢? 我的推测是,在淬火钢的共析点上,由于珠光体的低碳区具有更高的磁导率,该区应通过沿正交方向推动碳使其自身与强磁场对齐,因此晶界应采用不同的形状。 真的会发生吗?

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复杂几何区域的网格划分
当使用有限元方法时,我总是使用已经网格化的域或非常简单的域。 据我所知,复杂几何体的网格划分通常外包给专业公司(因为这并不是工作中有趣的部分)。 我想知道它是如何完成的:它是否是部分自动的,在某些情况下您是否必须手动定义点和连接性?确保网格满足客户期望的最常用标准是什么?趋势是什么:我们期望它在未来几年内实现全自动吗? 编辑: 我最近找到了这个问题的部分答案:等几何分析(IGA)。为了通过直接从CAD创建网格来解决网格生成问题,IGA可以看作是有限元方法的扩展。它使用几何图形的CAD样条曲线描述自动构建网格和有限元空间。 它之所以得到发展的原因之一是因为作者注意到网格生成非常痛苦,以至于在工业中需要花费大部分时间来实现,并且网格收敛很少被检查。 该方法似乎很有趣,但是自从相对较新(10年)以来就没有得到广泛使用。

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有效驱动多电机单轴的方法?
为了解决“为什么不使用更大的电机”这个问题,我是FTC(首次技术挑战)机器人团队的一名高中导师,具有一定的软硬件背景。它们在允许使用的东西(特别是电动机)上受到了一定的限制。最多8个1.5英尺磅12v直流电动机 今年,他们遇到了需要更多起重动力的问题,齿轮可以帮助解决这些问题,但是要获得起重动力,他们需要花费大量的速度,这在非常短的比赛(约2分钟)中是一项代价高昂的折衷,有必要经常上下。 我考虑过的可能性(还没来得及解决,但我正在尝试进行研究,并从工程师那里得到比我更好的建议。) 第一个明显的答案是让两个电动机直接在轴上驱动相同的齿轮,但是容易出错(可能会滑脱并可能磨削。) 两台电动机在从动轴上驱动两个单独的皮带轮,理论上它们应该获得动力而不会出现齿轮卡死的问题。 我正计划让孩子们进行实验和测试,但是由于我的ME经验极其薄弱,因此我正在征求意见。

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什么限制了汽车的速度?
从工程角度来看,什么限制了普通车可以达到的最高速度?我了解,出于安全原因,一些速度更快的汽车的行驶速度不得超过250公里/小时,但这不是我的问题。 我可以想到几个原因,但不确定其中哪些是相关的: 如转速表上的红色标记所示,如果我提高转速,则由某个部分(哪个?)设定的极限值是否被打破? 还是说您不能以足够快的速度加油以保持转速增加? 还是随着您的加速摩擦/阻力增加而引擎无法克服它,因为它只能产生最大的力/扭矩?如果是,那么扭矩/力的大小取决于什么?

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磅力(lbf)vs磅质量(lbm)
鉴于: 我的热力学文章内容如下: 在SI单位中,力单位是牛顿(),它被定义为所需的力,以加速的质量1 ⋅ ķ 克的速率1 ⋅ 米ññN1 ⋅ ķ 克1个⋅ķG1\cdot kg。在英文系统,力单位是磅力(升b˚F),根据需要的力,以加速的质量被定义32.174⋅升b米的速率(1个蛞蝓)1⋅˚F吨1 ⋅ 米s21个⋅米s21\cdot\frac{m}{s^2}升b ˚F升bFlbf32.174 ⋅ 升b 米32.174⋅升b米32.174\cdot lbm。那是...1⋅fts21⋅fts21\cdot\frac{ft}{s^2} 1⋅N=1⋅kg×1⋅ms21⋅N=1⋅kg×1⋅ms21\cdot N = 1\cdot kg\times1\cdot\frac{m}{s^2} 1⋅lbf=32.174⋅lbm⋅×1⋅fts21⋅lbf=32.174⋅lbm⋅×1⋅fts21\cdot lbf = 32.174\cdot lbm\cdot\times1\cdot\frac{ft}{s^2} 题: 对于所有实际目的,例如在STP条件下或接近它的情况下,例如由于重力32.2 f t而使海平面加速度变圆时(101⋅ķP一),我能想到的升b˚F以下面的方式...32.2fts232.2fts232.2\frac{ft}{s^2} (101⋅kPa)(101⋅kPa)(101\cdot kPa)lbflbflbf W=1⋅lbf=1⋅lbm×32.174⋅fts2W=1⋅lbf=1⋅lbm×32.174⋅fts2W=1\cdot lbf=1\cdot lbm \times 32.174\cdot\frac{ft}{s^2} 并且,对于一个物体的重量具有的质量(也在海平面)在SI单位...1⋅kg1⋅kg1\cdot kg W=9.81⋅N=1⋅kg×9.81⋅ms2W=9.81⋅N=1⋅kg×9.81⋅ms2W=9.81\cdot N=1\cdot kg\times9.81\cdot\frac{m}{s^2} 是或否,为什么?

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冰箱为什么不在户外有零件?
我一直想知道为什么冰箱的某些部件没有像空调那样位于室外。 在温暖的天气下,将冷凝器放在外部像AC单元那样,以避免加热房间似乎是有意义的。在寒冷的天气中,让冷凝器在外面更快地冷却似乎会更有效率。为什么冷凝器仍在室内? 首先,这在某些地方存在吗?我个人从未见过吗?也许用于大型商业,冰箱/冰柜? 如果没有,成本会超过收益吗?在冰箱稍微加热后,让AC冷却房间而不是在室外安装另一个冷凝器便宜吗?在寒冷的天气中,冰箱是否可以充当高效的空间加热器,因此将冷凝器放在室外并不能真正带您到任何地方?我很想看看是否进行了成本/收益分析。 最后,就是方便吗?仅将冰箱移进去,然后插入冰箱并完成操作,是否容易得多?

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了解举重电动机所需的扭矩
这是我试图了解扭矩和步进电动机的另一个问题的延续。我试图了解抬起一小块重量电动机所需产生的扭矩,以及所涉及的公式。 我的问题的第一部分是验证我是否正确计算了这一点: 假设我有一个450克的重量(大约半磅),那么将其拉下的重力为: F=ma=0.450kg∗9.8m/s2=4.41NF=ma=0.450kg∗9.8m/s2=4.41N\begin{align} F &= ma \\ &= 0.450 \:\mathrm{kg} * 9.8 \:\mathrm{m}/\mathrm{s}^2 \\ &= 4.41 \:\mathrm{N} \\ \end{align} 如果我有一个带主轴的步进电机,可以将我的电机拉起半径为5厘米。我认为我需要的扭矩是: T=Fr=F∗0.005=0.022NmT=Fr=F∗0.005=0.022Nm\begin{align} T &= Fr \\ &= F * 0.005 \\ &= 0.022 \:\mathrm{Nm} \\ \end{align} 因此,现在如果我想移动那个重量,我需要找到一个可以输出超过0.022 Nm扭矩的步进电机,对吗? 我的问题的后续问题是,如果我想知道它能移动多快,那么我需要查看扭矩速度曲线,对吗? 我的困惑是:我是否必须确保我的移动速度足够慢才能获得所需的扭矩,或者该曲线说明如果需要此扭矩,您将无法超过该速度,因为电动机会不让你吗?

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