零-負(fù)多孔熱膨脹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其性能表征.pdf

1、在一些高溫、低溫和溫差變化速度很快的環(huán)境下，熱變形對(duì)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及精密探測(cè)設(shè)備探測(cè)精度有著至關(guān)重要的影響。本文針對(duì)零／負(fù)熱膨脹系數(shù)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)開(kāi)展了系統(tǒng)深入的研究，旨在使用普通工程材料，設(shè)計(jì)既具備良好承載性能有具備零熱膨脹或者負(fù)熱膨脹的新型多孔結(jié)構(gòu)。本文將零/負(fù)熱膨脹結(jié)構(gòu)劃分為三大類，分別為雙材料桿零/負(fù)熱膨脹結(jié)構(gòu)、三角形單元零/負(fù)熱膨脹結(jié)構(gòu)和曲面雙材料零/負(fù)熱膨脹蜂窩結(jié)構(gòu)。
　　針對(duì)雙材料桿零/負(fù)熱膨脹結(jié)構(gòu)，本文設(shè)計(jì)了一種“

2、I”形雙材料桿，相比文獻(xiàn)中的雙材料金屬條，可以解決兩種材料接觸的地方受熱時(shí)有明顯的應(yīng)力集中的問(wèn)題，而且較容易制備。
　　針對(duì)三角形單元零/負(fù)熱膨脹結(jié)構(gòu)，本文分析了鉸接和固接節(jié)點(diǎn)對(duì)三角形單元熱膨脹系數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)桿件厚度與長(zhǎng)度的比值在1/10以下時(shí)，三角形鉸接和固接單元的熱膨脹系數(shù)差距很小，即可以使用三角形鉸接單元的熱膨脹系數(shù)表達(dá)式近似求解三角形固接單元的熱膨脹系數(shù)；而且三角形單元越“扁平”，豎直方向上的負(fù)熱膨脹現(xiàn)象越明顯。

3、
　　針對(duì)曲面雙材料零/負(fù)熱膨脹蜂窩結(jié)構(gòu)，本文分析了曲面雙材料蜂窩結(jié)構(gòu)受熱變形的特點(diǎn)。然后，使用能量法推導(dǎo)出曲面雙材料蜂窩結(jié)構(gòu)熱膨脹系數(shù)的理論解。
　　針對(duì)以上三種結(jié)構(gòu)，本文分別進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)，研究了各幾何參數(shù)與材料參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)熱膨脹系數(shù)的影響。基于以上分析，本文設(shè)計(jì)了最容易實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)模型，可以實(shí)現(xiàn)某些方向上的零熱膨脹特性，或者宏觀各向同性的零熱膨脹特性，為它們?cè)诠こ躺系膽?yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，也為設(shè)計(jì)零/負(fù)熱膨脹結(jié)構(gòu)提