微點(diǎn)陣材料等效彈性性能及其尺寸效應(yīng)研究.pdf

1、近十幾年來(lái)，點(diǎn)陣材料作為一種新型材料逐漸被關(guān)注和研究，并開始用于工程實(shí)踐。由于其特殊的幾何構(gòu)型，這類結(jié)構(gòu)不但可以擁有較高的比力學(xué)性能，是繼隨機(jī)泡沫和蜂窩之后的又一種重要結(jié)構(gòu)材料，而且由于開孔性帶來(lái)的可填充性，使得該材料有潛力成為一種功能材料。微點(diǎn)陣的出現(xiàn)則更晚，一般指特征尺寸達(dá)到微米量級(jí)（100微米以下）或更小的點(diǎn)陣材料。和常規(guī)點(diǎn)陣相比，這類點(diǎn)陣由于其尺度因素能擁有較大的比表面積，從而和其他微納多孔材料一樣，具有某些特殊功能應(yīng)用潛力。該

2、類結(jié)構(gòu)繼承了宏觀點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并且往往采用多級(jí)設(shè)計(jì)的思想，使該類材料在超低密度下也能具有相對(duì)較高的比性能。但從另一個(gè)角度說(shuō)，這種可設(shè)計(jì)性及小尺度化的優(yōu)勢(shì)也伴隨著一個(gè)困難，及如何解決更加復(fù)雜的多參數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題，尤其是當(dāng)考慮某些微納米效應(yīng)之后，經(jīng)典理論及分析方法往往很難用于該類材料。
　　對(duì)上述問(wèn)題，本文以一種“從桿件到結(jié)構(gòu)”的研究方式，將結(jié)構(gòu)的宏觀彈性性能相關(guān)參數(shù)表征為單個(gè)桿件的抗拉、抗彎、抗剪剛度和結(jié)構(gòu)參數(shù)（長(zhǎng)細(xì)比、面芯角等）的函

3、數(shù)，從而可將簡(jiǎn)單梁的基礎(chǔ)性能研究應(yīng)用于預(yù)測(cè)和分析整個(gè)結(jié)構(gòu)的性能。并引入了橫向約束比的概念，將結(jié)構(gòu)類型表征為一個(gè)額外參數(shù)，從而建立了一個(gè)由桿件性能映射多種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)等效彈性性能的公式體系，該體系具有參數(shù)化程度高，適用范圍廣，精度高等特點(diǎn)。
　　并且本文將該方法用于微納米點(diǎn)陣材料的研究，從分析單梁的拉壓和彎曲性能入手來(lái)分析由這些梁的構(gòu)成的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的相關(guān)性能。從而一方面探討了幾個(gè)在微納米尺度較為重要的理論，包括偶應(yīng)力理論和表面彈性理論等對(duì)