仿甲蟲鞘翅輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱學(xué)及力學(xué)性能研究.pdf

1、甲蟲前翅是一種特殊結(jié)構(gòu)和功能的生物材料,具有輕質(zhì)、高強(qiáng)等特性,是近年來研究輕質(zhì)高強(qiáng)多功能結(jié)構(gòu)材料的主要仿生對象之一。
　　本文根據(jù)鞘翅微觀結(jié)構(gòu)特征,分別以不銹鋼、芳綸紙以及環(huán)氧樹脂基碳纖維為原材料,采用金屬成形法以及模壓和固化成形法,設(shè)計(jì)、制備了三種仿鞘翅輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。
　　分別對三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱學(xué)水浴實(shí)驗(yàn),同時(shí)利用有限元法對三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了熱學(xué)分析,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對比,證明了有限元法對三種結(jié)構(gòu)熱學(xué)計(jì)算分析的可靠性。在此基

2、礎(chǔ)上,利用有限元法進(jìn)一步計(jì)算分析了300℃高溫時(shí)三種結(jié)構(gòu)的熱學(xué)特性。并根據(jù)計(jì)算結(jié)果和兩種復(fù)合材料的基體玻璃化溫度,對仿生結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。
　　分別對三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)和有限元計(jì)算,并通過實(shí)驗(yàn)證明了有限元法計(jì)算的可靠性和準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,利用有限元法進(jìn)一步分析計(jì)算了高溫下結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性,并與結(jié)構(gòu)的常溫力學(xué)特性做了對比分析。由計(jì)算分析結(jié)果可知,高溫環(huán)境對三種結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能均有較大影響,無論在常溫還是高溫條件下,雙層金屬結(jié)