夾芯結(jié)構(gòu)在減震、吸能、抗沖擊等方面得到廣泛應(yīng)用,絲瓜絡(luò)由于特殊的多孔網(wǎng)架結(jié)構(gòu),具有優(yōu)異的緩沖性能。因此,本課題基于仿生學(xué)原理以絲瓜絡(luò)為仿生對(duì)象,將仿生結(jié)構(gòu)應(yīng)用于夾芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),制備出輕質(zhì)高強(qiáng)的緩沖夾芯包裝材料。首先,對(duì)天然絲瓜絡(luò)力學(xué)性能展開研究,從宏觀結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)兩方面著手,獲得起主要緩沖作用的特征結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)之上,結(jié)合靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn),探索了絲瓜絡(luò)緩沖機(jī)理。結(jié)果表明絲瓜絡(luò)優(yōu)異的力學(xué)性能是各部分結(jié)構(gòu)綜合作用得到的最佳結(jié)果,其中內(nèi)表面所分布的粗壯纖維提供主要的抗沖擊強(qiáng)度。絲瓜絡(luò)受壓變形,表現(xiàn)為鉆石與對(duì)稱兩種失穩(wěn)模式,通過纖維扭曲變形達(dá)到能量吸收的目的。然后,設(shè)計(jì)絲瓜絡(luò)仿生結(jié)構(gòu)。絲瓜絡(luò)在生長過程中,纖維排布具有高度的自相似與對(duì)稱特點(diǎn),符合分形圖案特征,因此創(chuàng)新性地引入分形理論用于指導(dǎo)仿生結(jié)構(gòu)建模。結(jié)合力學(xué)實(shí)驗(yàn)確定以對(duì)稱特征結(jié)構(gòu)作為基本設(shè)計(jì)單元,成功設(shè)計(jì)出一種絲瓜絡(luò)仿生原型結(jié)構(gòu)。其次,借助3D打印制備絲瓜絡(luò)仿生結(jié)構(gòu)試樣并進(jìn)行力學(xué)性能表征。將所設(shè)計(jì)的三維模型導(dǎo)入有限元軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算與分析,并對(duì)3D打印模型進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn),用于驗(yàn)證仿真計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明3D打印制備得到的絲瓜絡(luò)仿生模型具...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1常見的分形圖案Figure1-1Somecommonfractalpatterns

絲瓜絡(luò)仿生夾芯結(jié)構(gòu)包裝材料的制備及抗沖擊性能研究6圖1-1常見的分形圖案Figure1-1Somecommonfractalpatterns基于分形理論生成的分形圖像具有無限細(xì)節(jié)、無限長度以及缺乏光滑性的特點(diǎn)。生成分形圖像的方法主要有文法構(gòu)圖算法（LS）、迭代函數(shù)系統(tǒng)（IFS）等....

圖1-2計(jì)算機(jī)所生成的分形圖案Figure1-2Somefractalpatternsgeneratedbycomputer

絲瓜絡(luò)仿生夾芯結(jié)構(gòu)包裝材料的制備及抗沖擊性能研究6圖1-1常見的分形圖案Figure1-1Somecommonfractalpatterns基于分形理論生成的分形圖像具有無限細(xì)節(jié)、無限長度以及缺乏光滑性的特點(diǎn)。生成分形圖像的方法主要有文法構(gòu)圖算法（LS）、迭代函數(shù)系統(tǒng)（IFS）等....

圖1-3主要研究思路Figure1-3Themainflowchartofthisresearch

碩士學(xué)位論文9形理論進(jìn)行仿生結(jié)構(gòu)建模，確定絲瓜絡(luò)主要特征結(jié)構(gòu)。借助3D打印技術(shù)制備絲瓜絡(luò)仿生結(jié)構(gòu)試樣，進(jìn)行有限元分析與靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，并與天然絲瓜絡(luò)纖維作對(duì)照，驗(yàn)證其抗沖擊性能。以絲瓜絡(luò)仿生特征結(jié)構(gòu)為設(shè)計(jì)參數(shù)，以比能量吸收為設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)仿生結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定最佳能量吸收下的設(shè)計(jì)....

圖2-1絲瓜絡(luò)組成：（a）天然絲瓜；（b）外層、夾層、內(nèi)層和芯層；（c）絲瓜絡(luò)三個(gè)主方向：切向、徑向和軸向Figure2-1ThestructureofLS:(a)Natureluffa;(b)Fourmainpartsofluffasponge;Olayer,Mlayer,IlayerandClayer;(c)ThreemaindirectionsofLS:tangential,radialandaxial

絲瓜絡(luò)仿生夾芯結(jié)構(gòu)包裝材料的制備及抗沖擊性能研究10第二章天然絲瓜絡(luò)的力學(xué)性能本章的主要目的是研究絲瓜絡(luò)的宏觀與微觀結(jié)構(gòu)，測(cè)試絲瓜絡(luò)的基本材料屬性，并進(jìn)行靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，探究絲瓜絡(luò)的主要緩沖機(jī)理，為后續(xù)仿生結(jié)構(gòu)的建模提供科學(xué)依據(jù)。2.1絲瓜絡(luò)形態(tài)結(jié)構(gòu)2.1.1宏觀結(jié)構(gòu)本研究所采用的....

本文編號(hào)：3929946