本文關鍵詞：微點陣材料等效彈性性能及其尺寸效應研究

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【摘要】：近十幾年來,點陣材料作為一種新型材料逐漸被關注和研究,并開始用于工程實踐。由于其特殊的幾何構型,這類結構不但可以擁有較高的比力學性能,是繼隨機泡沫和蜂窩之后的又一種重要結構材料,而且由于開孔性帶來的可填充性,使得該材料有潛力成為一種功能材料。微點陣的出現(xiàn)則更晚,一般指特征尺寸達到微米量級(100微米以下)或更小的點陣材料。和常規(guī)點陣相比,這類點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用潛力。該類結構繼承了宏觀點陣的結構特點,并且往往采用多級設計的思想,使該類材料在超低密度下也能具有相對較高的比性能。但從另一個角度說,這種可設計性及小尺度化的優(yōu)勢也伴隨著一個困難,及如何解決更加復雜的多參數(shù)設計問題,尤其是當考慮某些微納米效應之后,經典理論及分析方法往往很難用于該類材料。對上述問題,本文以一種“從桿件到結構”的研究方式,將結構的宏觀彈性性能相關參數(shù)表征為單個桿件的抗拉、抗彎、抗剪剛度和結構參數(shù)(長細比、面芯角等)的函數(shù),從而可將簡單梁的基礎性能研究應用于預測和分析整個結構的性能。并引入了橫向約束比的概念,將結構類型表征為一個額外參數(shù),從而建立了一個由桿件性能映射多種點陣結構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。并且本文將該方法用于微納米點陣材料的研究,從分析單梁的拉壓和彎曲性能入手來分析由這些梁的構成的點陣結構的相關性能。從而一方面探討了幾個在微納米尺度較為重要的理論,包括偶應力理論和表面彈性理論等對結構的影響;另一方面關注了如何從相關簡單結構的數(shù)值化研究(實驗,分子模擬等)中獲取尺寸相關參數(shù)并且將這些參數(shù)應用于點陣結構分析。從而了解這些尺寸效應參數(shù)及結構參數(shù)對微納點陣彈性性能的影響,修正點陣剛度設計準則使其適用于微納點陣體系并討論可能超低密度下的“超剛”點陣材料。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.4

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