形状记忆的多孔负泊松比结构的力学性能研究

基本信息
批准号:11772108
项目类别:面上项目
资助金额:56.00
负责人:姚永涛
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:尹维龙,李文兵,鲁庆庆,黄建,蔡朝灿,许赟成,罗云
关键词:
形状记忆效应形状记忆结构智能材料与结构形状记忆聚合物
结项摘要

In this project, the novel porous auxetic structure with shape memory effect has been proposed, according to negative Poisson's ratio porous structure having excellent mechanical and unique physical properties. This novel intelligent structure combined the auxetic feature and shape memory characteristics to control its mechanical and physical properties to vary in a great range by adjusting its structural parameters. Such features could expand their potential application in the field of engineering. The main research contents include: the constitutive model of nano-particles reinforced shape memory composite will be established to analyze the stress-strain relationship under different temperature loads. Multi-objective optimization design of shape memory auxetic porous structure will be derived based on the design of composite materials and the theory of micromechanics. The collaborative design scheme is going to be proposed for considering the structural stiffness, active control structure and a wide range of adjustable mechanical properties. Through studying on the negative Poisson's ratio of deformation mechanism of porous structure and the variation law of microscopic basic cell geometry parameters under different temperature and load condition, the equivalent mechanical properties of porous structures will be presented and verified the theoretical predictions. This project may provide some necessary theoretical supports and technical reserves for the application of shape memory auxetic porous structure in the field of engineering.

多孔负泊松比结构具有着优异的力学性能与独特的物理性能,本项目提出通过形状记忆智能材料与负泊松比多孔结构相结合,利用该智能材料的形状记忆特性记忆多孔结构的结构参数,通过主动调节其结构参数,进而实现多孔结构的力学与物理性能在一个极大的范围内变化可控,拓展了多孔结构在工程领域中的应用。主要研究内容包括:建立颗粒增强的形状记忆复合材料的本构模型,分析其在不同温度载荷下的应力-应变关系;根据复合材料结构设计与细观力学理论,开展形状记忆的多孔负泊松比结构的结构设计与多目标优化,提出兼顾结构刚度(初始结构)与实现结构主动控制和力学性能大范围可调的协同设计方案;研究负泊松比多孔结构的变形机理,及在变温与载荷条件下的微观基本胞元几何参数的变化规律,给出结构的等效力学性能的理论预测并加以验证。通过本项目的研究可为形状记忆的多孔负泊松比结构的未来工程应用,提供必要的理论依据和技术储备。

项目摘要

多孔负泊松比结构具有着优异的力学性能与独特的物理性能,本项目提出通过形状记忆智能材料与负泊松比多孔结构相结合,利用该智能材料的形状记忆特性记忆多孔结构的结构参数,通过主动调节其结构参数,进而实现多孔结构的力学与物理性能在一个极大的范围内变化可控,拓展了多孔结构在工程领域中的应用。在面上自然基金资助下,基于不同类别的形状记忆聚合物基础上,设计并制备了负泊松比多孔结构超材料,分别测试其在生物医疗、展开结构、隔声等领域的应用能力。通过表征分析技术,分析其微观形貌,以及在不同温度载荷下的应力-应变关系;根据复合材料结构设计与细观力学理论,开展形状记忆的多孔负泊松比结构的结构设计与多目标优化,提出基于一次、二次固化方法与分子穿插网络相结合,设计并分别制备了初始结构与临时结构具有负泊松比性能的智能超材料结构,该结构可通过智能材料实现结构参数主动控制和力学性能大范围可调。研究负泊松比多孔结构的变形机理,及在变温与载荷条件下的微观基本胞元几何参数的变化规律,给出结构的等效力学性能的理论预测并加以验证。通过本项目的研究可为形状记忆的多孔负泊松比结构的未来工程应用,提供必要的理论依据和技术储备。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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