Design of integrated fluidic actuators for muti-axial loaded structural elements

Bosch, Matthias; Nitzlader, Markus; Burghardt, T.; Bachmann, M.; Binz, H.; Blandini, Lucio; Kreimeyer, M.

doi:10.23967/eccomas.2022.081

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“…Three concepts have been established and undergo experimental and numerical investigation. This paper is an expanded and revised version of the extended conference paper for the ICEM 2023 conference [33]. It offers a new contribution in:…”

Section: Main Contributionmentioning

confidence: 99%

“…A previous conference publication of the authors has focused on the energy transmission structure for integrated actuators [34]. Therefore, the basic concept for the actuators has been classified into three concept classes, as seen in Table 1.…”

Section: Basic Concepts For Integrated Actuators For Slabsmentioning

confidence: 99%

“…The design discussion has been expanded, and new variants for future investigation have been proposed. In different investigations, Nitzlader et al [6] show actuation concepts for slabs, while Bosch et al [34] show insight into the development of concepts for the energy transmission structure. Figure 3 shows the principal actuation concept used for the investigation.…”

mentioning

confidence: 99%

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Investigation of Pressure Chambers for Integrated Fluidic Actuators in Adaptive Slabs

Bosch,

Nitzlader,

Bachmann

et al. 2024

Actuators

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A high proportion of the CO2 emissions worldwide are caused by the construction sector or are associated with buildings. Every part of the industry needs to reduce its share of emissions, so the building sector must also do its part. One possible solution for achieving this reduction in the field of load-bearing structures is the use of adaptive structures. This research focuses on adaptive slab structures, which require specific actuators to be integrated into the system. Conventional actuators are not suitable due to the prevailing requirements, namely installation space and performance. For this investigation, the actuator is divided into different functional components. A rough description of the requirements for one component, namely the energy converter, is given. Different concepts are developed, tested, and compared with numerical results. Due to the requirements, the concepts are limited to hydraulics. The authors then present a comparison of different simulation strategies for the energy converter. Overall, this paper provides a new contribution to the design of energy converter concepts for integrated hydraulic actuators in slabs, along with experimental verification of the working principle of the energy converters to meet the requirements. A simplified numerical model is proposed to estimate the behavior of the energy converter during the early design phase.

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Section: Main Contributionmentioning

confidence: 99%

Section: Basic Concepts For Integrated Actuators For Slabsmentioning

confidence: 99%

mentioning

confidence: 99%

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Investigation of Pressure Chambers for Integrated Fluidic Actuators in Adaptive Slabs

Bosch,

Nitzlader,

Bachmann

et al. 2024

Actuators

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“…Bild 10b) veranschaulicht, dass bei diesem Konzept eine Aktorstruktur benötigt wird, die unerwünschte Reaktionskräfte kurzschließen kann. Zur Entwicklung derartiger Aktoren wurde am IKTD eine Methode entwickelt, mit der auf die verschiedenen Anforderungen aus dem Aktuierungskonzept reagiert werden kann [22].…”

Section: Adaptive Betonstrukturenunclassified

“…Die Forschung zu Biobeton wird durch das Innovationsprogramm "Zukunft Bau" des Bundesinstituts für Bau-, Stadt-und Raumforschung gefördert (Projekt-ID SWD-10.08.18.7-20.41). Die Autor:innen danken der DFG und dem BBSR für die geleistete Unterstützung.Methode entwickelt, mit der auf die verschiedenen Anforderungen aus dem Aktuierungskonzept reagiert werden kann[22].Erste vereinfachte Modellrechnungen einerStahlbetonplatte mit einer Spannweite von 10 × 10 [m] unter einer Nutzlast von 5 [kN/m 2 ] weisen eine mögliche Querschnittsreduktion von rund 40 % aus. Referenz hierfür ist die Einhaltung von Verformungs-und Spannungsgrenzwerten einer passiven Platte unter Auslegung über den Nachweis zur Begrenzung der Biegeschlankheit.…”

unclassified

Leicht bauen mit Beton – ausgewählte Forschungsarbeiten des ILEK – Teil 2: Strukturleichtbau

Blandini

Kovaleva

Haufe

et al. 2023

Beton und Stahlbetonbau

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Seit mehr als 20 Jahren setzt sich das Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren in interdisziplinären Forschungsvorhaben mit dem vermeintlichen Paradoxon „Leicht bauen mit Beton“ auseinander. In einem zweiteiligen Beitrag werden nun Auszüge aus der aktuellen Forschung hierzu vorgestellt. Während im ersten Teil dieses Aufsatzes der Fokus auf den Materialleichtbau gelegt wird, behandelt der zweite Teil den Strukturleichtbau mit dem Schwerpunkt auf Entwurfs‐ und Herstellungsansätzen für ressourceneffiziente, nachhaltige Betonstrukturen. Dazu zählen insbesondere neuere Untersuchungen zum Tragverhalten und zur Vorspannung von Bauteilen aus Gradientenbeton. Neben der Minimierung des Bauteilgewichts wird auch aufgezeigt, wie der ökologische Fußabdruck durch wiederverwendbare Betonsegmente weiter reduziert werden kann. Ansätze zur abfallfreien Herstellung von ressourcenschonenden filigranen Komponenten mittels additiver Fertigungsverfahren werden am Beispiel von 3D‐gedruckten Sandschalungen und Biobeton aufgezeigt. Über den klassischen Leichtbau hinaus werden abschließend Potenziale für weitere Materialeinsparungen durch adaptive Betonbauteile vorgestellt.

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Experimental investigation on adaptive concrete slabs equipped with integrated fluidic actuators

Nitzlader,

Bosch,

Dakova

et al. 2024

Engineering Structures

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Design of integrated fluidic actuators for muti-axial loaded structural elements

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Investigation of Pressure Chambers for Integrated Fluidic Actuators in Adaptive Slabs

Investigation of Pressure Chambers for Integrated Fluidic Actuators in Adaptive Slabs

Leicht bauen mit Beton – ausgewählte Forschungsarbeiten des ILEK – Teil 2: Strukturleichtbau

Experimental investigation on adaptive concrete slabs equipped with integrated fluidic actuators

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