超材料結構設計與增材制造

第1章緒論(1)
1.1超材料的起源和分類(1)
1.2增材制造超材料(2)
1.3激光選區(qū)熔化(5)
1.4本書大綱(7)
第2章力學超材料(9)
2.1拓撲優(yōu)化力學超材料與增材制造(9)
2.1.1引言(9)
2.1.2拓撲優(yōu)化方法(11)
2.1.3制備與設計(12)
2.1.4SLM制造精度(13)
2.1.5應力應變曲線和變形行為(16)
2.1.6應力分布預測(19)
2.1.7力學性能(21)
2.1.8能量吸收能力(22)
2.1.9結論(24)
2.2拓撲優(yōu)化設計與4D打印活性力學超材料(24)
2.2.1引言(24)
2.2.2材料建模(26)
2.2.3形變計算(27)
2.2.44D打印*材料拓撲優(yōu)化設計(29)
2.2.5數值示例(33)
2.2.6討論(37)
2.2.7結論(39)
2.3仿竹子力學超材料及其增材制造(39)
2.3.1引言(39)
2.3.2壓縮力學建模方法(40)
2.3.3設計原理(42)
2.3.4數值優(yōu)化(44)
2.3.5實驗驗證及機理分析(47)
2.3.6結論(53)
第3章聲學超材料(55)
3.13D打印低頻聲學超材料(55)
3.1.1引言(55)
3.1.2設計策略(56)
3.1.3理論和有限元分析(57)
3.1.4適應性吸聲性能(64)
3.1.5寬頻吸聲(67)
3.1.6結論(68)
3.2類水五模超材料的設計與實驗驗證(68)
3.3寬頻多相PM的設計與仿真(74)
3.4一種新型寬頻多相PM實驗驗證(81)
3.4.1引言(81)
3.4.2多相PM器件的實驗結果(82)
3.4.3多相配置的優(yōu)勢(84)
3.4.4結論(87)
第4章熱學超材料(88)
4.1引言(88)
4.2傳熱模擬(89)
4.3力學模擬(90)
4.4設計原理(91)
4.5傳熱性能(92)
4.6壓降和熱效率指數(94)
4.7能量吸收(95)
4.8與其他力學超材料比較(99)
4.9結論(100)
第5章生物超材料(101)
5.1一種降低增材制造多孔金屬生物材料應力屏蔽效應的拓撲設計
策略(101)
5.1.1引言(101)
5.1.2點陣結構的設計(102)
5.1.3有限元方法(104)
5.1.4設計點陣結構的彈性響應(106)
5.1.5形態(tài)分析(109)
5.1.6力學性能(114)
5.1.7計算驗證(114)
5.1.8仿人骨功能結構設計(117)
5.1.9結論(120)
5.2激光選區(qū)熔化多孔金屬骨支架材料的定制力學響應和質量傳輸
特性(122)
5.2.1引言(122)
5.2.2多孔生物材料設計(124)
5.2.3計算方法和滲透率測試(127)
5.2.4顯微形貌(129)
5.2.5力學響應(133)
5.2.6質量傳輸特性(136)
5.2.7金剛石五模超材料骨支架的優(yōu)化設計(140)
5.2.8結論(144)
5.33D打印仿生超材料骨支架(145)
5.3.1引言(145)
5.3.2海膽棘特征及仿生支架設計(146)
5.3.33D打印仿生支架的形態(tài)表征(148)
5.3.4仿生支架的力學性能和傳質性能(148)
5.3.5仿生支架體外生物活性分析(151)
5.3.6仿生支架體內生物活性分析(154)
5.3.7結論(156)
第6章微晶格超材料(157)
6.1各向異性啟發(fā)、模擬引導設計和3D打印的具有定制力學傳質性能
的微晶格超材料(157)
6.1.1引言(157)
6.1.2原子與空間變換激發(fā)的微晶格超材料(158)
6.1.3幾何特征(159)
6.1.4與方向相關的彈性響應(161)
6.1.5取向相關的傳質性能(163)
6.1.6協(xié)同作用下的彈性響應和傳質性能(165)
6.1.7SLM 3D打印及實驗測試(166)
6.1.8梯度取向的微晶格超材料(168)
6.1.9微晶格取向對力學性能和滲透率的影響(168)
6.1.10結論(171)
6.2一種受HallPetch關系啟發(fā)的結構設計策略解耦微晶格
超材料(172)
6.2.1引言(172)
6.2.2受織構啟發(fā)的微晶格超材料設計(173)
6.2.3微晶格的制造精度(176)
6.2.4力學性能的HallPetch關系(177)
6.2.5傳質性能的HallPetch關系(179)
6.2.6力學性能和傳質性能的解耦與優(yōu)化(183)
6.2.7分層微晶格骨支架設計(184)
6.2.8結論(184)
第7章板格超材料(187)
7.1具有半開孔拓撲結構的增材制造板格超材料的可調諧
力學性能(187)
7.1.1引言(187)
7.1.2結構設計和有限元建模(188)
7.1.3板格超材料的可調力學性能(194)
7.1.4結論(206)
7.2激光選區(qū)熔化制備Ti6Al4V板格支架的各向異性力學
和質量傳輸性能(207)
7.2.1引言(207)
7.2.2各向異性板格超材料和實驗方法(208)
7.2.3各向異性板格超材料的機械和質量傳輸性能(213)
7.2.4板格支架和人體骨骼的力學和質量傳輸性能比較(222)
7.2.5結論(224)
第8章商業(yè)前景和未來研究方向(226)
參考文獻(228)