目錄 第1章 緒論 1 1.1 多功能輕量化材料與結(jié)構(gòu)的研究背景 1 1.2 多功能輕量化材料與結(jié)構(gòu)的基本概念和特性 3 1.2.1 無序多孔金屬 3 1.2.2 有序多孔金屬 5 1.2.3 混雜多孔結(jié)構(gòu) 7 1.2.4 含液多孔介質(zhì) 9 第2章 多功能輕量化材料與結(jié)構(gòu)的制備技術(shù) 11 2.1 無序泡沫金屬的制備技術(shù) 11 2.1.1 熔體發(fā)泡法 11 2.1.2 熔體吹氣法 11 2.1.3 先驅(qū)體發(fā)泡法 12 2.1.4 FORMGRIP法 13 2.1.5 壓力鑄造法 14 2.1.6 占位粒子法 14 2.2 泡沫鋁的孔結(jié)構(gòu)演變和梯度泡沫鋁的制備 15 2.2.1 孔結(jié)構(gòu)演變和影響因素 15 2.2.2 梯度泡沫鋁及其制備方法 16 2.2.3 順序凝固法制備梯度泡沫鋁的基本原理 19 2.3 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制備技術(shù) 22 2.3.1 二維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制備 22 2.3.2 三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制備 26 2.4 混雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制備 30 2.4.1 波紋-泡沫鋁混雜結(jié)構(gòu) 30 2.4.2 波紋-蜂窩混雜結(jié)構(gòu) 31 2.4.3 金字塔點(diǎn)陣-陶瓷混雜結(jié)構(gòu) 32 2.4.4 X形點(diǎn)陣-平板翅片混雜結(jié)構(gòu) 32 第3章 多功能輕量化材料與結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能 34 3.1 二維點(diǎn)陣材料的面外壓縮性能 34 3.1.1 結(jié)構(gòu)形式 34 3.1.2 理論分析模型 35 3.1.3 與其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較 37 3.2 混雜點(diǎn)陣材料的面外壓縮性能 38 3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和載荷工況 38 3.2.2 理論研究 40 3.2.3 初始破壞模式圖 44 3.3 混雜點(diǎn)陣材料的動(dòng)態(tài)面外壓縮性能 46 3.3.1 模型描述 47 3.3.2 沖擊速度對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)壓縮行為的影響 48 3.3.3 總質(zhì)量的限定對(duì)強(qiáng)化效應(yīng)的影響 51 3.3.4 復(fù)合結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)壓縮下的強(qiáng)化機(jī)制 52 3.4 高性能輕量化材料的抗侵徹性能 54 3.4.1 問題描述 54 3.4.2 基于侵徹過程的理論模型 55 3.4.3 理論有效性驗(yàn)證 60 第4章 多功能輕量化材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能 63 4.1 金屬平行筋條和波紋夾芯三明治板的隔聲性能 64 4.1.1 模型推導(dǎo) 64 4.1.2 加筋板隔聲計(jì)算模型 64 4.1.3 收斂性、結(jié)構(gòu)/材料參數(shù)和模型適用范圍 68 4.1.4 結(jié)果討論與分析 69 4.1.5 波紋夾芯三明治板的傳聲損失 73 4.2 多孔纖維材料填充蜂窩結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能 78 4.2.1 理論建模 79 4.2.2 參數(shù)分析 84 4.3 微穿孔蜂窩-波紋復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能 90 4.3.1 微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的聲阻抗理論 90 4.3.2 微穿孔蜂窩-波紋復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)的等效理論模型 93 4.4 微穿孔蜂窩-波紋復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)的聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì) 109 4.4.1 基于改進(jìn)型模擬退火算法的優(yōu)化模型 109 4.4.2 聲學(xué)性能優(yōu)化 114 第5章 多功能輕量化材料與結(jié)構(gòu)的換熱性能 119 5.1 通孔金屬泡沫在沖擊射流下的流動(dòng)換熱特性 119 5.1.1 圓形均勻沖擊射流下金屬泡沫的換熱特性 119 5.1.2 圓形沖擊射流下翅片夾芯泡沫熱沉的換熱特性 132 5.2 X 形點(diǎn)陣芯體三明治板的強(qiáng)制對(duì)流傳熱特性 139 5.2.1 實(shí)驗(yàn)研究 139 5.2.2 數(shù)值模擬 147 5.2.3 等雷諾數(shù)約束條件下的散熱性能 152 5.2.4 傳熱機(jī)理探究 154 5.2.5 等雷諾數(shù)約束條件下的壓降特性 164 5.2.6 等泵功約束條件下的散熱性能 165 第6章 含液多孔材料與結(jié)構(gòu)力學(xué) 167 6.1 具有界面力的閉孔含液多孔介質(zhì)中的流固耦合 167 6.1.1 問題描述 167 6.1.2 材料界面的曲率 168 6.1.3 問題求解和驗(yàn)證 170 6.1.4 球形液體夾雜理論解的特性 172 6.1.5 夾雜問題的能量平衡 174 6.1.6 具有界面力的閉孔含液多孔介質(zhì)的等效力學(xué)性質(zhì) 177 6.2 表面效應(yīng)對(duì)開孔含液多孔介質(zhì)力學(xué)行為的影響 181 6.2.1 問題描述 181 6.2.2 兩種典型的微觀結(jié)構(gòu) 183 6.2.3 開孔含液多孔介質(zhì)中表面效應(yīng)的討論 192 6.3 充液彈性毛細(xì)管振動(dòng) 195 6.3.1 充液彈性毛細(xì)管振動(dòng)實(shí)驗(yàn)部分 195 6.3.2 充液彈性毛細(xì)管梁-弦振動(dòng)模型 198 6.3.3 結(jié)果與討論 201 6.4 充液增強(qiáng)型點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能 206 6.4.1 實(shí)驗(yàn)方法 206 6.4.2 制備過程 207 6.4.3 材料表征 208 6.4.4 泡沫子彈的沖擊測(cè)試 209 6.4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 210 6.4.6 數(shù)值模型描述 215 6.4.7 結(jié)果與討論 216 參考文獻(xiàn) 219