【摘 要】
:
负泊松比结构由于其优异的力学性能和良好的能量吸收性能,在生物医学、汽车、船舶及航天航空等领域有着广泛的应用。本文根据负泊松比内凹蜂窝结构(Auxetic Re-entrant Honeycomb,简称RH)的变形机理,设计出了一种负泊松比变截面内凹蜂窝结构(Auxetic Re-entrant Honeycomb with Variable Cross Section,简称VCRH)。采用有限元模
论文部分内容阅读
负泊松比结构由于其优异的力学性能和良好的能量吸收性能,在生物医学、汽车、船舶及航天航空等领域有着广泛的应用。本文根据负泊松比内凹蜂窝结构(Auxetic Re-entrant Honeycomb,简称RH)的变形机理,设计出了一种负泊松比变截面内凹蜂窝结构(Auxetic Re-entrant Honeycomb with Variable Cross Section,简称VCRH)。采用有限元模拟和试验相结合的方法深入研究了负泊松比变截面内凹蜂窝结构的准静态压缩性能和冲击动力学性能。主要研究内容如下:(1)基于负泊松比结构的变形机理,在传统内凹蜂窝结构的基础上,改变胞壁厚度,设计出一种负泊松比变截面内凹蜂窝结构。给出了负泊松比变截面内凹蜂窝结构的详细设计方法,并提出了五种相对密度相同、截面变化率不同的变截面内凹蜂窝结构。此外,基于3D打印技术制造了变截面内凹蜂窝试件。(2)对标准试件进行密度测试和准静态拉伸试验,获得了3D打印材料的密度和基本力学性能。通过试验和有限元模拟的方法对变截面内凹蜂窝结构进行了等速率准静态压缩,发现变截面内凹蜂窝结构的等效弹性模量与截面变化率呈正相关,增大其截面变化率能有效提高结构的承载能力。最后将有限元模拟的结果和试验结果进行了对比分析,验证了有限元模型的有效性。(3)对不同截面变化率的负泊松比内凹蜂窝结构进行了不同冲击速度下的有限元模拟,发现变截面内凹蜂窝结构的变形模式和冲击速度相关,低速冲击时结构呈整体变形模式,而中高速冲击时结构呈局部变形模式。变截面内凹蜂窝结构的密实应变与截面变化率呈负相关,而平台应力、冲击载荷效率和比吸能与截面变化率呈正相关,增大其截面变化率能有效提高结构的抗冲击性能。(4)在变截面内凹蜂窝结构的基础上,结合功能梯度的概念,设计出了梯度负泊松比变截面内凹蜂窝结构(Auxetic Re-entrant Honeycomb with Graded Variable Cross Section,简称G-VCRH)。对梯度变截面内凹蜂窝结构进行了动态冲击有限元模拟,并与变截面内凹蜂窝结构的动力学性能进行了对比分析。结果表明,在低速冲击作用下梯度变截面内凹蜂窝结构拥有更好的抗冲击性能,并且双向梯度变截面内凹蜂窝的抗冲击性能优于单向梯度变截面内凹蜂窝。
其他文献
成分数据,也称作比例数据,是指形如x(28)[x 1,x 2,(43),x D],满足各分量相加之和总为1的高维数据单元,被广泛应用于诸多结构性背景问题,比如产业结构、就业结构和能源消费结构等.目前大部分针对成分数据的研究都是通过数据变换的方法,解除定和限制,再进行建模及逆变换还原.此研究思路下,中间变量的产生会造成原始变量含义发生改变,复杂的变换和还原步骤也会导致建模过程中累积误差的增加.另一种
金融行业是国民经济发展中的支柱行业,在促进国家发展上发挥着重要作用,这也使得对金融市场的研究变得极为重要.而波动性作为金融市场测度的重要指标,无论是对刻画金融资产分布的形态特征,还是对投资组合、期权定价和风险管理等问题都具有十分重要的现实指导意义.为了研究金融市场波动性,本文建立了半参数随机波动模型来刻画波动特性.第一,金融市场通常具有厚尾、有偏、非对称性等波动特性,针对这些特性,本文构建了半参数
煤炭和石油的大量使用给全球的自然环境造成了严重的污染,清洁能源越来越被世界所关注.清洁能源与传统能源之间存在市场竞争关系,运用合理的数学模型量化清洁能源和传统能源的竞争程度并对清洁能源未来的发展趋势进行预测,可为能源部门制定合理的能源消费政策提供参考.论文的主要工作如下:考虑清洁能源(天然气、水能、风能、太阳能、核能)受传统能源(煤,石油)动态的影响,且前期状态会影响后期状态,具有记忆性特征,本文
我国新建普通住宅在城市住房市场上占主导地位的情况将持续相当长的时期,研究我国新建普通住宅房价指数编制方法具有十分重要的现实意义和理论意义.准确的房价指数能够为政府制定政策、企业立项与投资以及个人购房提供现实依据.我国影响力最大的70大中房价指数和中房指数虽然经过几次调整,但它们的编制方法只相当于国际上第1代或第2代方法.编制方法的落后,导致房价指数与真实市场情况存在较大偏差.本文以我国新建普通住宅
随着现代科学的发展与进步,基础施工技术也在迅速的发展。在饱和黏土地基上进行基础施工,通常会在地基内引起大的超孔隙水压力。而超孔隙水压力的消散又将引起基础的沉降。如果控制不当,将对建筑物造成不利影响。本文通过有限元法,主要研究了双层地基上条形基础的固结沉降特性以及压桩施工后饱和黏土地基的固结规律。本文的主要研究及结论如下:基于Biot耦合固结理论采用有限元方法研究双层地基上条形基础的固结特性。建立土
凝胶材料因其活跃的化学和力学性质,在许多工程领域都有着广阔的应用前景。凝胶的溶胀变形是一个耦合了溶剂分子扩散的过程,一直以来,人们对其与经典Fick流动的耦合特性关注较多。然而在许多玻璃态聚合物或凝胶中,受链段松弛速率影响,溶剂分子运移会表现出Non-Fickian型的特点。现阶段对这方面的认识尚不充分,相关实验报道较少,考虑材料变形与溶剂扩散耦合效应的理论也不完善。鉴于此,本文拟采用实验研究和理
热电材料能够实现电能与热能的相互转化,是一种极具潜力的新型能源材料。无铅硫族化合物SnTe因与Pb Te具有相似的晶体结构和能带结构,近些年受到广泛关注,然而其较低的Seebeck系数、以及高的热导率导致其本征热电性能较差。本文通过高温高压合成结合热压烧结的方式制备了SnTe基热电材料,在此基础上通过多元掺杂的方式改善材料的热电性能与力学性能,主要研究内容和成果如下:(1)通过优化高温高压合成工艺
方钴矿热电材料成本效益高,有较宽的温度应用范围,但其较高的晶格热导率限制了该材料的整体热电性能。孔隙结构是一种影响材料热导率的典型缺陷,因而,研究如何在方钴矿材料中引入孔隙及揭示孔隙对材料热电和力学性能的影响规律对制备高性能方钴矿热电材料具有重要意义。本论文以S填充方钴矿为研究对象,通过一步热压法快速制备了系列高性能方钴矿材料。通过工艺和组分的改变调控材料中的孔隙结构,以期进一步降低S填充方钴矿的
鱼类作为世界上最古老的物种之一,具有高机动性、低能耗、高效率的优异游泳性能。从仿生学应用和生态保护的角度出发,对鱼类等生物行为习性的研究一直都颇受重视,因此深入开展各种流场环境下鱼游机理研究具有重要意义。鱼的游动是由其周围流体压力下的被动运动和鱼体本身肌肉收缩的主动变形共同促成的,必须将二者统一分析才可能实现对其运动机理的真正了解。本文通过高速摄影技术观测了鲫鱼在均匀来流和圆柱绕流流场中的游动过程
肝癌是一种典型的免疫原性恶性肿瘤,其致死率在全球癌症中排名第四。免疫细胞浸润机制与肿瘤的生长和发展密切相关。免疫浸润的两个关键问题是免疫细胞在微血管中的输运和跨内皮迁移。其中,众多小于细胞尺寸的微血管狭窄片段和血管壁上的微小孔隙是影响免疫细胞浸润的关键因素。之前的研究多从生物医学角度解读免疫细胞的浸润过程,忽略了免疫调控中血流动力学和细胞力学的作用。基于此,本文结合多种机器学习算法和计算流体动力学