非线性叠加原理的应用与讨论

以Miner、Boltsman叠加原理为代表的线性叠加原理在探讨低应力水平的蠕变叠加作用时存在很大困难,文章对此进行了分析讨论,并在此基础上建议了一种非线性叠加原理,在实际应用中得到了很好的验证．     

轻质高强点阵材料及其力学性能研究进展

点阵材料是一种新型轻质高强材料, 同时具备形状控制、致动、能量吸收和传热等多种功能. 文章综述了点阵材料的拉伸主导型设计原则、点阵构型和制备工艺. 拉伸主导型点阵材料的比强度和比刚度明显强于一般胞元材料, 在低密度时质量效率更加突出. 根据材料的基本构型特征主要介绍了三维八角点阵以及夹层点阵材料, 比较分析了熔模铸造法和冲压折叠成型工艺的特点. 总结了研究点阵材料力学性能的理论方法和试验研究成果, 研究表明缺陷对点阵材料力学性能的影响明显小于一般胞元材料. 对点阵材料在形状控制与致动、传热和数值计算方面的应用研究成果进行了介绍. 文中归纳了作者近期在炭纤维点阵复合材料方面的工作, 给出了制备炭纤维隐身点阵格栅的探索性工作. 主要包括炭纤维点阵复合材料的三维编织工艺和二维点阵格栅的嵌锁工艺以及隐身点阵格栅反射率试验测试结果.      

界面增强多晶点阵结构的耐撞吸能性能

3D打印技术有力促进了金属点阵材料的发展,而碰撞吸能是点阵材料的重要应用领域之一,为此综述了课题组近期在界面增强点阵吸能方面的研究。受金属材料微观变形机理中晶界强化机制的启发,通过在点阵结构中引入晶界和孪晶界等宏观界面构型,构造了含多个界面的多晶点阵结构,研究其耐撞吸能性能。具体而言,构造了胞元构型为简单立方、面心立方和三斜晶系的不同多晶点阵结构试件,通过一系列参数化有限元模拟,并结合增材制造技术开展验证性实验,研究了晶粒尺寸(晶界密度)、界面两侧晶向差、界面取向角度等参数对结构压溃变形模式和吸能性能的影响,发现对称性强的界面(如孪晶界)可以增强点阵结构的吸能性能。进一步研究发现,描述材料微观强化机理的Hall-Petch关系仍然适用于所提宏观多晶点阵结构。该研究可为发展新型轻质点阵吸能结构提供一定的参考。     

格栅结构力学性能研究进展

格栅复合材料是一种新型轻质高强材料. 综述了格栅复合材料的周期构型特征和格栅结构的制备工艺. 归纳了二维周期格栅材料的等效刚度矩阵计算方法, 比较了不同构型格栅的基本力学性能, 介绍了胞元材料的微极弹性理论和格栅的强度与屈服面计算方法. 探讨了格栅的缺陷及其力学响应, 包括格栅的尺度效应、夹杂缺陷以及裂纹扩展特征, 介绍了波在格栅材料中传播机理的最新研究成果. 根据格栅材料在工程中的应用形式, 分类介绍了格栅板壳结构、格栅加筋板壳结构和格栅夹层结构的结构特点和破坏方式、设计优化准则和实验研究成果. 还归纳了作者所在研究小组近期在碳纤维格栅复合材料的制备、实验研究和理论分析等方面的最新工作进展.