五零能模式材料结构优化设计方法

发布时间：2021-04-22 16:20

　　作为21世纪刚刚出现的一类人工复合材料,超材料的产生有着非常重要的意义。超材料特殊之处在于:新奇的人工结构、反常的物理性质、性质由结构决定。这使得通过材料结构控制材料性质成为了可能,由发现材料的性质并加以利用转变为根据所需材料性质去设计结构,极大的推进了复合材料的发展。超材料涉及的领域包括光学、电磁学、热学、力学、声学等。五零能模式材料是一种典型的声学超材料,这种超材料的组成成分均为普通材料。这种材料的结构是由杆件构成微桁架单胞构型,并对单胞进行周期阵列得到的宏观上的五零能模式材料结构。五零能模式材料主要特征在于其弹性系数矩阵特征值有且仅有一个不为零,这种材料宏观表现为只能承受来自一个方向的载荷。对这种材料来讲,其尺寸结构可以直接对材料的外在特性产生影响,但如果对其直接进行尺寸设计会减弱其声学性能,不能很好地利用其特殊性能。五零能模式材料主要用于设计波的传播路径,实现声音的隐身。本文针对一种五零能模式材料单胞,利用组分材料参数和单胞结构参数对超材料等效力学参数的影响规律,实现了一种五零能模式材料结构优化设计。首先利用准静态分析方法中的渐进均匀化方法,通过有限元分析来计算等效材料参数,得... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 超材料发展现状
    1.3 声学超材料的发展现状
    1.4 五零能模式材料的发展现状
    1.5 本文研究的主要内容
2 复合材料的均匀化理论
    2.1 代表体元法（RVEM）
    2.2 渐进均匀化方法（AH）
    2.3 数值算例
    2.4 本章小结
3 建立模型以及计算等效参数
    3.1 等效弹性模量计算
    3.2 等效密度计算
    3.3 材料等效参数随单胞结构尺寸变化的规律及分析
    3.4 本章小结
4 建立五零能模式材料的结构优化模型
    4.1 结构优化设计理论
    4.2 坐标变换及变换声学
        4.2.1 坐标变换
        4.2.2 变换声学理论
        4.2.3 声学斗篷
    4.3 平衡矩阵理论
        4.3.1 平衡矩阵的概念以及建立
        4.3.2 机构稳定性判断
    4.4 建立优化模型
        4.4.1 设计目标函数
        4.4.2 设计约束条件
        4.4.3 设计方法模型
        4.4.4 优化流程表示
    4.5 本章小结
5 五零能模式材料结构优化算例
    5.1 五零能模式材料层数变化
    5.2 五零能模式材料单胞内正方体边长变化
    5.3 坐标变换映射关系变化
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3154085