多级蜂窝结构多尺度力学性能及优化机理研究

项目名称： 多级蜂窝结构多尺度力学性能及优化机理研究

项目编号： No.11372126

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 江五贵

作者单位： 南昌航空大学

项目金额： 72万元

中文摘要： 目前使用的蜂窝结构仅仅在宏观构型上模仿了天然多孔生物结构，还没有实现对生物微观结构的仿生。传统人造材料存在固有的不足：(1) 材料的整体等效刚度小于母体材料的刚度；(2) 等效热膨胀系数通常等于母体材料的热膨胀系数。模仿天然材料的多级层次和自相似结构，项目拟建立孔内壁涂层多级层次金属泡沫模型，预测其等效弹塑性力学性能，并进行试验验证。针对材料在极端环境下的使用，基于均匀化方法，结合周期随机Voronoi模型，自相似理论和塑性应变梯度理论，建立相应的多尺度力学模型，系统研究超轻多级层次泡沫金属在复杂荷载作用下各个层次上的响应行为，建立其宏观性能与微细观组织结构间的定量关系。以轻质高强和热膨胀系数可调为研究目标，采用结构拓扑优化技术，对多级层次结构金属泡沫进行尺寸、几何形状和材料分布等方面的多级优化设计。研究成果对类似多级层次结构的研究同样具有重要的参考价值。

中文关键词： 多级蜂窝；涂层；分子动力学；有限元方法；均匀化方法

英文摘要： At present artificial engineering honeycomb structures mimic only the macroscopic geometry of natural porous biomaterials, but have not yet to achieve the micro-structural simulation of their counterparts. The properties of conventional man-made honeycomb

英文关键词： Hierarchical honeycomb；Coating；Molecular dynamics；Finte element method；homogenization method