多胞金屬材料的動(dòng)力學(xué)特性及微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、多胞材料以其潛在的多功能集成設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如何建立孔洞微拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與其宏觀動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性的關(guān)系,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的自主優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是多胞材料性能研究的前沿問題之一。本論文從多胞材料微拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)出發(fā),對二維和三維多胞材料的沖擊動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了研究,主要研究內(nèi)容如下:
　　 1)研究了面內(nèi)沖擊載荷作用下胞元微拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對蜂窩材料動(dòng)態(tài)沖擊性能的影響；
　　 討論了不同形狀胞元(正三角形或正方形)、胞元形狀相同

2、但排列方式不同(規(guī)則或交錯(cuò)排布)以及不同形狀胞元組合Kagome蜂窩材料的動(dòng)態(tài)沖擊性能,給出了試件及其微結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演化過程。通過引入棱邊連接因子ZT(或ZQ)來反映微拓?fù)淇臻g參數(shù)對平臺(tái)應(yīng)力的影響,分別給出了正三角形和正方形蜂窩材料的平臺(tái)應(yīng)力經(jīng)驗(yàn)公式?；谌切魏土呅畏涓C結(jié)構(gòu)面內(nèi)沖擊性能,給出了面內(nèi)沖擊荷載作用下組合Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變形機(jī)制和能量吸收特性。(具體內(nèi)容見第3章)
　　 2)研究了缺陷及其分布不均勻性對蜂窩

3、材料面內(nèi)沖擊性能的影響；
　　 基于理想蜂窩材料(正六邊形、正三角形和正方形)在不同沖擊速度下的變形特性,討論了缺陷(胞壁缺失)位置、缺陷率以及沖擊速度對蜂窩材料變形模式和平臺(tái)應(yīng)力的影響。通過引入缺陷分布不均勻性影響因子βm,給出了六邊形蜂窩材料平臺(tái)應(yīng)力隨沖擊速度和缺陷率變化的經(jīng)驗(yàn)公式。(具體內(nèi)容見第4章)
　　 3)基于功能梯度材料的概念,提出了功能梯度多胞材料模型,研究了密度梯度對多胞材料沖擊動(dòng)力學(xué)性能的影響。

4、>　　 針對圓環(huán)蜂窩和二維空心球陣列,通過改變圓環(huán)半徑(或空心球殼厚度),建立了分層遞變圓環(huán)蜂窩材料和二維空心球陣列模型。討論了沖擊速度、微排布方式、密度梯度對圓環(huán)蜂窩材料以及二維空心球陣列的動(dòng)態(tài)變形模式和能量吸收性能的影響。建立了沖擊速度和密度梯度與多胞材料沖擊動(dòng)力學(xué)響應(yīng)間的關(guān)系。同時(shí),在二維空心球陣列研究的基礎(chǔ)上,討論了不同點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)三維空心球陣列的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。給出了微排布方式(簡單立方SC,體心立方BCC和面心立方FCC)和連接