丝瓜络仿生夹芯结构包装材料的制备及抗冲击性能研究

发布时间：2024-03-16 18:43

　　夹芯结构在减震、吸能、抗冲击等方面得到广泛应用,丝瓜络由于特殊的多孔网架结构,具有优异的缓冲性能。因此,本课题基于仿生学原理以丝瓜络为仿生对象,将仿生结构应用于夹芯结构设计,制备出轻质高强的缓冲夹芯包装材料。首先,对天然丝瓜络力学性能展开研究,从宏观结构与微观结构两方面着手,获得起主要缓冲作用的特征结构。在此基础之上,结合静态压缩实验,探索了丝瓜络缓冲机理。结果表明丝瓜络优异的力学性能是各部分结构综合作用得到的最佳结果,其中内表面所分布的粗壮纤维提供主要的抗冲击强度。丝瓜络受压变形,表现为钻石与对称两种失稳模式,通过纤维扭曲变形达到能量吸收的目的。然后,设计丝瓜络仿生结构。丝瓜络在生长过程中,纤维排布具有高度的自相似与对称特点,符合分形图案特征,因此创新性地引入分形理论用于指导仿生结构建模。结合力学实验确定以对称特征结构作为基本设计单元,成功设计出一种丝瓜络仿生原型结构。其次,借助3D打印制备丝瓜络仿生结构试样并进行力学性能表征。将所设计的三维模型导入有限元软件进行数值计算与分析,并对3D打印模型进行静态压缩试验,用于验证仿真计算结果的准确性。结果表明3D打印制备得到的丝瓜络仿生模型具...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1常见的分形图案Figure1-1Somecommonfractalpatterns

丝瓜络仿生夹芯结构包装材料的制备及抗冲击性能研究6图1-1常见的分形图案Figure1-1Somecommonfractalpatterns基于分形理论生成的分形图像具有无限细节、无限长度以及缺乏光滑性的特点。生成分形图像的方法主要有文法构图算法（LS）、迭代函数系统（IFS）等....

图1-2计算机所生成的分形图案Figure1-2Somefractalpatternsgeneratedbycomputer

丝瓜络仿生夹芯结构包装材料的制备及抗冲击性能研究6图1-1常见的分形图案Figure1-1Somecommonfractalpatterns基于分形理论生成的分形图像具有无限细节、无限长度以及缺乏光滑性的特点。生成分形图像的方法主要有文法构图算法（LS）、迭代函数系统（IFS）等....

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

硕士学位论文9形理论进行仿生结构建模，确定丝瓜络主要特征结构。借助3D打印技术制备丝瓜络仿生结构试样，进行有限元分析与静态压缩试验，并与天然丝瓜络纤维作对照，验证其抗冲击性能。以丝瓜络仿生特征结构为设计参数，以比能量吸收为设计目标，对仿生结构进行优化设计，确定最佳能量吸收下的设计....

图2-1丝瓜络组成：（a）天然丝瓜；（b）外层、夹层、内层和芯层；（c）丝瓜络三个主方向：切向、径向和轴向Figure2-1ThestructureofLS:(a)Natureluffa;(b)Fourmainpartsofluffasponge;Olayer,Mlayer,IlayerandClayer;(c)ThreemaindirectionsofLS:tangential,radialandaxial

丝瓜络仿生夹芯结构包装材料的制备及抗冲击性能研究10第二章天然丝瓜络的力学性能本章的主要目的是研究丝瓜络的宏观与微观结构，测试丝瓜络的基本材料属性，并进行静态压缩实验，探究丝瓜络的主要缓冲机理，为后续仿生结构的建模提供科学依据。2.1丝瓜络形态结构2.1.1宏观结构本研究所采用的....

本文编号：3929946