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超材料結(jié)構(gòu)設計與增材制造

包郵 超材料結(jié)構(gòu)設計與增材制造

出版社：華中科技大學出版社出版時間：2024-03-01
開本： 16開 頁數(shù)： 216
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超材料結(jié)構(gòu)設計與增材制造 版權(quán)信息

超材料結(jié)構(gòu)設計與增材制造 本書特色

本書由多所院校及科研院所專家聯(lián)合撰寫，系統(tǒng)描述了包括超材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、增材制造工藝、微觀結(jié)構(gòu)形貌、力學響應、聲學性能、質(zhì)量傳輸性能，以及通過激光選區(qū)熔化增材制造技術制造的特殊工程結(jié)構(gòu)超材料的應用示例。

超材料結(jié)構(gòu)設計與增材制造 內(nèi)容簡介

本書內(nèi)容包括超材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、增材制造工藝、微觀結(jié)構(gòu)形貌、力學響應、聲學性能、質(zhì)量傳輸性能，以及通過激光選區(qū)熔化增材制造技術制造的特殊工程結(jié)構(gòu)超材料的應用示例。本書定義了超材料，然后全面描述了增材制造的超材料研究現(xiàn)狀以及激光增材制造工藝，隨后分別介紹了增材制造聲學超材料、熱學超材料、生物超材料、晶格超材料以及板格超材料等在聲學工程、航空航天和生物醫(yī)療領域的研究與應用。*后，本書分析了增材制造超材料的研究現(xiàn)狀、問題和前沿應用。本書可供數(shù)學、物理學、生物學、工程和材料科學等各個研究領域的讀者參考使用。

超材料結(jié)構(gòu)設計與增材制造 目錄

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(jié)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(shù)值示例(33)
2.2.6討論(37)
2.2.7結(jié)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(shù)值優(yōu)化(44)
2.3.5實驗驗證及機理分析(47)
2.3.6結(jié)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(jié)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(jié)果(82)
3.4.3多相配置的優(yōu)勢(84)
3.4.4結(jié)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(shù)(94)
4.7能量吸收(95)
4.8與其他力學超材料比較(99)
4.9結(jié)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(jié)構(gòu)的設計(102)
5.1.3有限元方法(104)
5.1.4設計點陣結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設計(117)
5.1.9結(jié)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(zhì)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(zhì)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(jié)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(zhì)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(nèi)生物活性分析(154)
5.3.7結(jié)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(zhì)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(zhì)性能(163)
6.1.6協(xié)同作用下的彈性響應和傳質(zhì)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?qū)αW性能和滲透率的影響(168)
6.1.10結(jié)論(171)
6.2一種受HallPetch關系啟發(fā)的結(jié)構(gòu)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(gòu)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(zhì)性能的HallPetch關系(179)
6.2.6力學性能和傳質(zhì)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(jié)論(184)
第7章板格超材料(187)
7.1具有半開孔拓撲結(jié)構(gòu)的增材制造板格超材料的可調(diào)諧
力學性能(187)
7.1.1引言(187)
7.1.2結(jié)構(gòu)設計和有限元建模(188)
7.1.3板格超材料的可調(diào)力學性能(194)
7.1.4結(jié)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(zhì)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(zhì)量傳輸性能(213)
7.2.4板格支架和人體骨骼的力學和質(zhì)量傳輸性能比較(222)
7.2.5結(jié)論(224)
第8章商業(yè)前景和未來研究方向(226)
參考文獻(228)
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超材料結(jié)構(gòu)設計與增材制造 作者簡介

宋波，華中科技大學材料科學與工程學院教授。目前也擔任多個國際SCI期刊Scripta Materialia，Journal of Alloys and Compounds，Surface and Coatings Technology，Materials & Design等特約審稿人。與法國、美國、英國、中國等多個地區(qū)的著名研究團隊長期保持緊密的學術與科研聯(lián)系。研究方向包括3D打印技術、粉末冶金、材料與結(jié)構(gòu)設計、先進功能零件與涂層。相關研究成果獲5項發(fā)明專利受理，已在國際SCI期刊累積發(fā)表近40篇。

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