剪纸结构的设计与分析

发布时间：2020-12-13 10:52

　　剪纸艺术为结构的设计带来了新灵感,通过改变原材料的拓扑结构,使得材料/结构在物理性能上发生显著的改变,比如在光学、热学、声学和力学等方面都会有所体现。这种只改变其结构,不改变化学组成成分的设计,为国内外的科学研究人员以及工程技术人员在材料的设计上提供了参考的作用。本文主要将剪纸与结构设计相结合,对得到的结构进行了力学、声学等方面的研究。首先,建立了金字塔形剪纸结构的数值模型,推导其在载荷作用下结构沿Z方向的位移变化情况。为了对该数值模型的正确性加以肯定,通过改变几何参数或材料属性对九种情况进行分析,接着将所得到的结果与商业软件ABAQUS仿真分析得到结果进行对比。基于该剪纸结构,又在COMSOL Multiphysics5.3中模拟磁场驱动的三维结构的自组装,随着磁场强度的变化,预剪裁设计的二维图案可以转化为三维的立体结构。然后,设计了一种具有负泊松比特性的结构,并对基于带隙概念制备成的材料进行了隔振特性的验证。由于该类型结构的负泊松比特性与几何参数有着密切的联系,在这里建立了几何参数与泊松比函数的数值模型,并取三组不同的几何参数,将求的解析解与有限元分析结果相比较,以此来验证数值模型... 

【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】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 本文研究背景与意义
    1.2 三维自组装结构/材料的研究现状
    1.3 负泊松比材料的研究现状
        1.3.1 内凹多边形负泊松比材料/结构
        1.3.2 刚性旋转体单胞的负泊松比材料/结构
        1.3.3 手性单胞的负泊松比材料/结构
        1.3.4 弹性失稳的负泊松比材料/结构
    1.4 弹性波带隙材料的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 剪纸超材料的基本理论与研究方法
    2.1 引言
    2.2 剪纸超材料的制备方法
    2.3 剪纸结构的优化设计新实现方法
    2.4 弹性波相关理论求解方法
    2.5 本章小结
3 金字塔形剪纸结构的设计与分析
    3.1 引言
    3.2 数值模型的建立
    3.3 金字塔剪纸结构的有限元分析
    3.4 数值分析结果与有限元仿真结果对比
    3.5 基于磁场驱动自展开的模拟
    3.6 本章小结
4 基于剪纸结构负泊松比材料的弹性波带隙研究
    4.1 引言
    4.2 负泊松比单胞结构的介绍
    4.3 几何参数对负泊松比的影响
        4.3.1 泊松比函数的数值模型
        4.3.2 负泊松比结构的有限元仿真分析
    4.4 几何参数对弹性波带隙性质的影响
    4.5 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


【参考文献】：
期刊论文
[1]负泊松比超材料研究进展[J]. 于靖军,谢岩,裴旭.  机械工程学报. 2018(13)
[2]周期结构后屈曲新算法及其应用[J]. 黄屹澜,高楠,鲍荣浩,陈伟球.  计算力学学报. 2016(04)
[3]可延展结构的设计及力学研究新进展[J]. 常若菲,张一慧,宋吉舟.  固体力学学报. 2016(02)
[4]橡胶Mooney-Rivlin模型中材料常数的确定[J]. 王伟,邓涛,赵树高.  特种橡胶制品. 2004(04)
[5]永磁体间作用力的计算[J]. 赵凤桐,王淑文.  吉林工学院学报. 1991(01)

博士论文
[1]蜂窝材料弹性波频散关系分析及带隙特性微结构设计[D]. 孟俊苗.西北工业大学 2016
[2]弹性波带隙材料/结构优化设计[D]. 黄毓.大连理工大学 2014



本文编号：2914431