3D打印微点阵材料——力学行为与结构优化

目录前言第1章 绪论 11.1 微点阵材料的概念 11.2 微点阵材料的应用 21.3 微点阵材料力学性能及研究现状.51.3.1 微点阵力学性能参数 51.3.2 微点阵材料力学行为的基本研究方法 91.4 研究目的及简介 14参考文献 15第2章 常见的金属 3D 打印工艺和材料 192.1 引言 192.2 金属微点阵材料3D打印工艺 192.2.1 选区激光快速熔融技术 192.2.2 电子束快速熔融技术 222.2.3 选区激光烧结技术 252.3 3D打印基体材料力学性能及微观结构 262.3.1 Ti-6Al-4V合金 262.3.2 316L不锈钢 342.3.3 铝合金 372.3.4 高熵合金 402.3.5 高温合金 48参考文献 50第3章 3D打印微点阵材料准静态力学性能 533.1 引言 533.2 弹塑性力学性能分析 533.2.1 弹性性能分析 543.2.2 屈服行为分析 583.2.3 屈*行为分析 643.3 准静态力学性能实验研究 653.3.1 室温准静态实验研究 663.3.2 高温准静态实验研究 673.3.3 实验结果分析 693.4 微点阵材料宏观本构模型研究 743.4.1 应变能密度理论 743.4.2 有限元模型 783.4.3 结果与分析 81参考文献 83第4章 3D打印微点阵材料动态力学性能 854.1 引言 854.2 动态冲击实验方法 854.2.1 落锤 854.2.2 分离式霍普金森压杆 864.2.3 直撞式霍普金森压杆/泰勒–霍普金森压杆 874.2.4 黏弹性SHPB实验数据处理方法 884.3 微点阵材料动态力学性能 894.3.1 基于落锤系统的材料动态力学性能测试 894.3.2 基于落锤系统的点阵夹芯结构防护性能测试 954.3.3 基于SHPB系统的实验测试结果 994.3.4 基于直撞式/泰勒–霍普金森杆系统的实验测试结果 1064.4 冲击波分析模型 113参考文献 119第5章 3D 打印微点阵材料数值模拟方法 1225.1 引言.1225.2 宏观等效有限元模型1225.2.1 DF模型 1225.2.2 Xue-Hutchinson(X-H)模型 1235.2.3 闭孔泡沫材料模型 1245.2.4 低密度聚氨酯泡沫材料模型 1255.2.5 可压溃泡沫材料模型 1265.2.6 福昌泡沫材料模型 1275.2.7 压力相关各向异性模型 1285.2.8 Li-Guo-Shim模型 1345.3 三维细观有限元模型1385.3.1 理想有限元模型 1385.3.2 含缺陷有限元模型 1505.4 3D 打印微点阵材料几何缺陷敏感性分析 1615.4.1 杆件的轴线*度对点阵结构初始峰值应力的影响 1655.4.2 截面尺寸沿着轴线的变化对点阵结构初始峰值应力的影响 1665.5 多尺度计算模型 168参考文献 177第6章 微点阵材料传统力学设计方法 1806.1 引言.1806.2 极小*面设计方法 1806.2.1 TPMS设计方法研究现状 1806.2.2 TPMS多孔结构试样设计 1826.2.3 TPMS多孔结构力学性能研究 1826.3 梯度设计方法 1866.3.1 梯度设计方法研究现状 1866.3.2 梯度微点阵结构试样设计 1866.3.3 梯度微点阵结构力学性能研究 1876.4 混杂胞元设计方法 2016.4.1 拼接式混杂设计方法研究现状 2016.4.2 拼接式混杂点阵结构试样设计 2026.4.3 拼接式混杂点阵结构力学性能研究 2066.4.4 内嵌式混杂点阵结构试样设计 2116.4.5 内嵌式混杂点阵结构力学性能研究 2136.4.6 胞间填充式混杂点阵结构试样设计 2166.4.7 胞间填充式混杂点阵结构力学性能研究.2196.5 多级设计方法 2226.5.1 自相似多级点阵结构 2226.5.2 非自相似多级点阵结构 2276.5.3 新型多级点阵结构 2306.6 仿晶界设计方法 233参考文献 235第7章 基于拓扑优化的微点阵结构设计与力学行为研究 2397.1 引言.2397.2 拓扑优化设计方法介绍 2397.3 基于 ABAQUS 的拓扑优化方法 2407.3.1 能量均匀化方法 2407.3.2 考虑体积约束的*大化体积模量优化问题 2447.3.3 考虑体积和各向同性约束的*大化体积模量优化问题 2467.3.4 基于Abaqus软件求解拓扑优化问题的过程 2487.4 拓扑优化点阵结构的力学性能表征 2507.4.1 拓扑优化点阵结构设计 2507.4.2 拓扑优化点阵结构RVE的弹性性质 2527.4.3 增材制造拓扑优化点阵结构的准静态实验结果 2547.4.4 拓扑优化点阵结构力学性能对方向的依赖性 260参考文献 263第8章 基于数据驱动的微点阵材料设计方法 2668.1 引言 2668.2 异构点阵结构的机器学习算法构建 2668.2.1 机器学习算法研究现状 2668.2.2 人工神经网络构建 2708.2.3 构建数据集 2718.2.4 训练人工神经网络 2738.2.5 确定超参数 2748.3 异构点阵结构力学性能研究与逆向设计 2768.3.1 准静态实验结果 2768.3.2 数值模拟结果 2798.3.3 人工神经网络的性能表现与预测结果 2818.3.4 异构点阵结构力学性能对其构型的依赖性 2858.3.5 增强相的数量对异构点阵结构力学性能的影响 2878.3.6 两相界面数量对异构点阵结构力学性能的影响 2888.3.7 具有不同构型的异构点阵结构的多样化力学性能 2898.3.8 基于人工神经网络逆向设计异构点阵结构 2918.4 构筑材料基于机器学习的多目标设计 2938.4.1 多目标机器学习算法 2938.4.2 基于机器算法生成的骨移植体 296参考文献 297