轻质点阵材料力学与多功能设计

序

前言

第1章绪论

1.1点阵材料的研究背景

1.2点阵材料的特性

1.3本书的结构与内容安排

第2章点阵材料的制备工艺

2.1点阵金属材料

2.1.1二维点阵金属材料

2.1.2三维点阵金属材料

2.2点阵复合材料

2.2.1二维点阵复合材料

2.2.2三维点阵复合材料

2.3点阵夹芯结构相关技术

第3章点阵材料的弹性本构关系

3.1二维点阵金属材料

3.1.1面内弹性模量

3.1.2面外弹性模量

3.1.3弹性柔度矩阵

3.2三维点阵金属材料

3.3点阵复合材料

3.3.1理论模型

3.3.2有限元计算

第4章点阵材料的屈服和破坏分析

4.1基于细观机制的点阵材料屈服准则

4.1.1二维点阵金属材料

4.1.2三维点阵金属材料

4.2点阵材料的唯象屈服准则

4.2.1DFA准则

4.2.2XVH准则

4.3点阵材料的弹性屈曲准则

4.3.1二维点阵材料

4.3.2三维点阵材料

4.4点阵金属材料的破坏分析

4.5点阵材料力学性能的各向异性

4.5.1点阵材料的单轴力学性能

4.5.2二维点阵材料力学性能的综合比较

4.6点阵复合材料的破坏分析

4.6.1理论模型

4.6.2有限元计算

4.7静不定点阵材料的极限屈服准则

4.7.1极限屈服分析方法

4.7.2静不定点阵材料的极限屈服面

4.7.3单轴应力下的屈服强度

4.7.4屈服模式的演化

4.7.5主轴方向的等效应力应变关系

4.8点阵材料的弯曲效应

4.8.1单胞的力学分析

4.8.2弯曲效应分析

4.8.3结果与讨论

第5章点阵材料的抗冲击性能

5.1点阵夹芯结构在弹道冲击下的响应

5.1.1二维点阵夹芯结构

5.1.2三维点阵夹芯结构

5.2点阵夹芯结构在爆炸冲击下的响应

5.2.1理论模型

5.2.2数值模拟

5.2.3实验结果

5.3材料在冲击载荷作用下的本构关系以及状态方程

5.3.1金属材料本构模型

5.3.2固体材料状态方程

第6章含缺陷点阵材料的力学性能

6.1含缺陷二维点阵材料的理论模型

6.1.1等效模型

6.1.2等效模型的分解

6.1.3有限元模拟

6.2含缺陷二维点阵材料的应力集中

6.2.1全三角点阵

6.2.2Kagome点阵

第7章点阵结构的力学性能与优化设计

7.1点阵夹芯梁

7.1.1弯曲刚度

7.1.2破坏模式

7.1.3优化设计

7.2点阵柱体结构

7.2.1破坏模式

7.2.2优化方程

7.2.3最优强度设计

7.3点阵圆柱壳结构

7.3.1弯曲主导型点阵圆柱壳的力学性能

7.3.2拉伸主导型点阵圆柱壳的力学性能

7.3.3最优刚度设计

7.3.4最优承载设计

第8章点阵材料的波传播特性

8.1声波在点阵结构中的传播

8.1.1周期理论分析模型

8.1.2声波的传播特性

8.2弹性波在点阵结构中的传播

8.2.1小波分析方法

8.2.2弹性波的频散关系

第9章轻质多孔材料的隐身性能

9.1泡沫夹芯结构

9.2蜂窝夹芯结构

9.3复合二维点阵吸波结构

第10章轻质多孔材料的传热性能

10.1基本热学定义

10.2基本尺度律

10.2.1二维点阵夹芯结构

10.2.2三维点阵夹芯结构

10.3传热性能

10.3.1二维点阵夹芯结构

10.3.2三维点阵夹芯结构

第11章点阵材料的多功能优化设计

11.1轻质热防护点阵材料的优化设计

11.1.1设计方案及问题提法

11.1.2模型的建立与求解

11.1.3数值结果和优化设计

11.2轻质点阵致动器的优化设计

11.2.1致动器的结构设计

11.2.2参数设置

11.2.3优化方程的推导

11.2.4优化计算及结果

11.3轻质吸波蜂窝夹芯梁的优化设计

11.3.1力学性能

11.3.2优化计算及结果

参考文献

　　本书为“材料科学技术著作丛书”中的一本。全书共分11章。前4章主要介绍轻质多孔点阵材料的应用背景、点阵金属材料和点阵复合材料的制备技术方法、点阵材料的弹性本构关系和破坏理论；第5章阐述点阵夹芯结构在爆炸和弹道冲击载荷作用下的力学分析模型；第6章讨论含缺陷点阵材料的理论分析方法；第7章介绍点阵结构的力学性能及优化设计；后4章论述轻质点阵材料的波传播、隐身和传热特性，并讨论其多功能一体化设计。　　本书是关于轻质多孔点阵材料力学和多功能设计的专著。全书共11章，前4章主要介绍轻质多孔点阵材料的应用背景、点阵金属材料和点阵复合材料的制备技术方法、点阵材料的弹性本构关系和破坏理论；第5章阐述点阵夹芯结构在爆炸和弹道冲击载荷作用下的力学分析模型；第6章讨论含缺陷点阵材料的理论分析方法；第7章介绍点阵结构的力学性能及优化设计；后4章论述轻质点阵材料的波传播、隐身和传热特性，并讨论其多功能一体化设计。　　本书的主要特色在于详细描述了轻质多孔点阵材料力学性能的研究方法并给出了系统完整的分析结果，用简洁的语言解释了点阵材料相比传统材料的特性和优势。这些特征使固体力学、材料科学、冲击动力学等领域的读者能够很容易地抓住问题的物理本质和把握轻质多孔点阵材料的研究现状。　　本书可作为固体力学、材料科学、电磁学、冲击动力学等研究领域的教师、研究生和相关专业技术人员的参考用书。【作者简介】　　方岱宁，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，国务院“政府特殊津贴”获得者，现任北京大学工学院副院长，清华大学应用力学教育部重点实验室主任，中国力学学会副理事长，亚太材料力学协会副主席，中国仪器仪表学会试验机分会主席，中国复合材料学会常务理事，ExperimentalMechanics、ActaMechanicaSinica等多个刊物的副主编。负责和承担了一批国家和国防科研项目以及国际合作项目。曾获国家自然科学二等奖、教育部自然科学一等奖、教育部技术发明一等奖。至今已发表SCI论文140余篇，获国家发明专利11项。