一种高阻尼超材料的多尺度设计方法

    公开(公告)号:CN118538338A

    公开(公告)日:2024-08-23

    申请号:CN202411003737.9

    申请日:2024-07-25

    Abstract: 本发明公开一种高阻尼超材料的多尺度设计方法,该高阻尼超材料由若干代表性体积单元周期排布构成,每一代表性体积单元均由骨架相与阻尼相构成,代表性体积单元中阻尼相体积大于骨架相体积;其中,该超材料的骨架相的设计步骤包括:基于骨架相的结构集合,计算尺寸相关的非仿射变形对骨架相阻尼的贡献因子;设定贡献因子的阈值,基于阈值筛选满足要求的骨架相,并将其作为超材料的骨架相。本发明通过在细观尺度采用多尺度分析方法设计具有非仿射变形的超材料的骨架相,通过骨架相的非仿射变形激发阻尼相的阻尼性能,完成超材料结构的多尺度设计,从而使得超材料具有较高的等效阻尼性能,为超材料等效阻尼的提升提供新的路径。

    一种具有自愈合功能的轻质高刚度高阻尼材料及其应用

    公开(公告)号:CN116376225B

    公开(公告)日:2024-06-14

    申请号:CN202310326546.5

    申请日:2023-03-30

    Abstract: 本发明属于超材料设计领域,并具体公开了一种具有自愈合功能的轻质高刚度高阻尼材料及其应用,其单胞包括基体相和增强相,其中:所述增强相为负泊松比结构骨架;所述基体相采用自愈合材料,其填充在所述负泊松比结构骨架的孔洞区域中。本发明通过微观尺度上的自愈合复合材料设计和细观尺度上的结构阻尼超材料结构设计,完成材料‑结构一体化多尺度设计,完成自愈合材料与负泊松比结构的耦合作用,以期在保证自愈合功能的基础上提升材料的动力学性能。

    一种具有自愈合功能的轻质高刚度高阻尼材料及其应用

    公开(公告)号:CN116376225A

    公开(公告)日:2023-07-04

    申请号:CN202310326546.5

    申请日:2023-03-30

    Abstract: 本发明属于超材料设计领域,并具体公开了一种具有自愈合功能的轻质高刚度高阻尼材料及其应用,其单胞包括基体相和增强相,其中:所述增强相为负泊松比结构骨架;所述基体相采用自愈合材料,其填充在所述负泊松比结构骨架的孔洞区域中。本发明通过微观尺度上的自愈合复合材料设计和细观尺度上的结构阻尼超材料结构设计,完成材料‑结构一体化多尺度设计,完成自愈合材料与负泊松比结构的耦合作用,以期在保证自愈合功能的基础上提升材料的动力学性能。

    一种高阻尼超材料的多尺度设计方法

    公开(公告)号:CN118538338B

    公开(公告)日:2024-10-01

    申请号:CN202411003737.9

    申请日:2024-07-25

    Abstract: 本发明公开一种高阻尼超材料的多尺度设计方法,该高阻尼超材料由若干代表性体积单元周期排布构成,每一代表性体积单元均由骨架相与阻尼相构成,代表性体积单元中阻尼相体积大于骨架相体积;其中,该超材料的骨架相的设计步骤包括:基于骨架相的结构集合,计算尺寸相关的非仿射变形对骨架相阻尼的贡献因子;设定贡献因子的阈值,基于阈值筛选满足要求的骨架相,并将其作为超材料的骨架相。本发明通过在细观尺度采用多尺度分析方法设计具有非仿射变形的超材料的骨架相,通过骨架相的非仿射变形激发阻尼相的阻尼性能,完成超材料结构的多尺度设计,从而使得超材料具有较高的等效阻尼性能,为超材料等效阻尼的提升提供新的路径。

    基于环氧树脂的高刚度高阻尼自愈合复合材料及其制备方法

    公开(公告)号:CN116041910B

    公开(公告)日:2024-02-02

    申请号:CN202310165908.7

    申请日:2023-02-24

    Inventor: 李立 徐晨昊

    Abstract: 本发明公开了一种基于环氧树脂的高刚度高阻尼自愈合复合材料及其制备方法,属于自愈合材料制备技术,其中,制备方法包括:将碳纳米管均匀分散于环氧树脂中,加入催化剂和酸酐类固化剂,形成中间体;对中间体进行固化,固化过程中酸酐类固化剂与环氧树脂反应产生酯键,催化剂加速酯键交换,得到自愈合复合材料。本发明以环氧树脂为基材,通过酸酐类固化剂与环氧树脂反应产生酯键,在催化剂作用下发生酯键可逆交换反应,实现材料自愈合功能,将自愈合材料与碳纳米管复合,碳纳米管增强材料刚度。同时在分子链端,可逆交换反应产生大量悬挂链,引起粘性阻尼。碳纳米管在微观尺度与材料接触产生界面阻尼,使得自愈合复合材料兼具高刚度和高阻尼性能。

    具有高耗能模量的自愈合复合材料的多尺度结构设计方法

    公开(公告)号:CN116373337A

    公开(公告)日:2023-07-04

    申请号:CN202310278663.9

    申请日:2023-03-21

    Inventor: 李立 李硕 徐晨昊

    Abstract: 本发明公开了一种具有高耗能模量的自愈合复合材料的多尺度结构设计方法,将环氧树脂与戊二酸酐进行交联固化后,在乙酰丙酮锌的催化作用下发生交换酯交换反应得到自愈合树脂,使其可交换网络的大分子间出现互补、互锁等相互作用,形成分子间热力学平衡态;将纳米颗粒用作填料掺杂到自愈合树脂基中以改善刚度和阻尼性能,作为结构阻尼相材料;以铸铁为结构相材料,通过厚度按幂律函数规律渐变的结构相,将弯曲波的能量聚集在厚度最小处,产生动态变形,该变形压入结构阻尼相,使结构阻尼相材料发生弛豫,产生非弹性变形,耗散机械能,完成不可逆的能量耗散,以铸铁为材料的结构相保证了材料的刚度性能;实现材料保证高刚度基础上提高阻尼性能。

    基于环氧树脂的高刚度高阻尼自愈合复合材料及其制备方法

    公开(公告)号:CN116041910A

    公开(公告)日:2023-05-02

    申请号:CN202310165908.7

    申请日:2023-02-24

    Inventor: 李立 徐晨昊

    Abstract: 本发明公开了一种基于环氧树脂的高刚度高阻尼自愈合复合材料及其制备方法,属于自愈合材料制备技术,其中,制备方法包括:将碳纳米管均匀分散于环氧树脂中,加入催化剂和酸酐类固化剂,形成中间体;对中间体进行固化,固化过程中酸酐类固化剂与环氧树脂反应产生酯键,催化剂加速酯键交换,得到自愈合复合材料。本发明以环氧树脂为基材,通过酸酐类固化剂与环氧树脂反应产生酯键,在催化剂作用下发生酯键可逆交换反应,实现材料自愈合功能,将自愈合材料与碳纳米管复合,碳纳米管增强材料刚度。同时在分子链端,可逆交换反应产生大量悬挂链,引起粘性阻尼。碳纳米管在微观尺度与材料接触产生界面阻尼,使得自愈合复合材料兼具高刚度和高阻尼性能。

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