力学超材料的构筑与超常性能
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江苏无锡
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作者于相龙,周济
出版社中国科学技术大学出版社
ISBN9787312050992
出版时间2021-04
装帧平装
开本16开
定价90元
货号1202384556
上书时间2024-10-31
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目录
前言
章绪论
1.1什么是超材料
1.1.1超材料定义与范畴
1.1.2超材料起源与发展
1.1.3超材料的具体分类
1.2超材料类型及研究现状
1.2.1光学超材料
1.2.2声学超材料
1.2.3热学超材料
1.2.4力学超材料
1.2.5负热膨胀超材料
1.3超材料技术的总体研究与应用趋势
1.4力学超材料定义与范畴
1.5本书结构
第2章力学超材料的基本理论、分类和构筑准则
2.1静态弹性力学参数
2.1.1理想的弹性体单元
2.1.2杨氏弹性模量
2.1.3泊松比
2.1.4剪切弹性模量
2.1.5体弹性模量
2.2力学超材料的主要分类
2.2.1扩展的密尔顿图
2.2.2力学超材料的具体分类与拓展
2.3力学超材料常用的几何结构样式
2.3.1人工晶格几何结构
2.3.2手性与反手性几何排布
2.4力学超材料设计准则
2.4.1均质材料设计准则
2.4.2麦克斯韦标准和力学结构设计
2.4.3拓扑结构优化设计
2.4.4几何失措与材料失效形式
第3章负泊松比拉胀材料
3.1负泊松比拉胀材料的源起及定义
3.1.1泊松比
3.1.2负泊松比拉胀材料的定义
3.1.3负泊松比拉胀材料的研究范畴
3.2立方结构负泊松比超材料的分类
3.2.1依据几何结构样式分类
3.2.2依据负泊松比的属性分类
3.3零或负泊松比拉胀力学超材料
3.3.1负泊松比数值的存在范围
3.3.2负泊松比的典型几何结构
3.3.3负泊松比的评价指标
3.4可编译正负部分泊松比力学超材料
3.4.1部分拉胀材料的等效体系
3.4.2拉胀材料的可编译性能研究
3.4.3部分拉胀材料的研究趋势
3.5本章小结
第4章五模式反胀材料
4.1反胀材料的起源与发展
4.1.1剪切模量的消隐
4.1.2五模式反胀力学超材料的源起
4.2五模式反胀等效结构的理论基础
4.3五模式反胀力学超材料超常力学特性的建构
4.3.1基本几何结构
4.3.2主要的衍生几何结构
4.3.3新奇的反胀力学性能
4.4五模式反胀材料的应用前景
4.4.1五模式反胀材料的研究和应用
4.4.2融合流体声波超材料的水声调控
4.4.3其他方面的潜在应用
第5章负压缩力学超材料
5.1负压缩率的基本概念与范畴
5.1.1压缩率的定义
5.1.2负压缩率的力学稳定范围
5.1.3负压缩率与负刚度
5.1.4负压缩率和负泊松比
5.1.5负压缩率和负热膨胀系数
5.1.6负压缩结构材料的分类
5.2负线性可压缩性结构材料
5.2.1负线性可压缩性的定义
5.2.2负线性可压缩性结构的分类
5.2.3负线性可压缩性材料的超常力学特性
5.3负面积可压缩性结构材料
5.3.1负面积可压缩性的定义
5.3.2负面积可压缩性结构的类别
5.4负压缩力学超材料的研究趋势与应用前景
5.4.1负压缩力学超材料的研究趋势
5.4.2负压缩力学超材料的应用前景
第6章负热膨胀力学超材料
6.1负热膨胀的基本概念
6.1.1热膨胀行为
6.1.2负热膨胀行为的源起
6.1.3人工结构设计负热膨胀材料
6.1.4负热膨胀系数与负比热
6.1.5负热膨胀与负线性压缩率
6.2负热膨胀结构单元的设计原理
6.2.1负热膨胀材料设计的热力学原理
6.2.2负热膨胀材料的拓扑优化设计方法
6.2.3负热膨胀几何结构设计过程2
6.3反手性结构的负热膨胀材料
6.3.1负热膨胀结构单元双材料的选择
6.3.2反手性几何结构模型的构建
6.3.3反手性结构设计的影响因素
6.3.4其他几何结构的可拓展方向
6.3.5负热膨胀材料的三维几何结构优化
6.4负热膨胀材料的应用前景
第7章模式转换可调刚度力学超材料
7.1模式转换的基本理念
7.1.1模式转换定义的起源
7.1.2活性、自适应性和可编译性
7.1.3模式转换可调刚度与负泊松比
7.2刚度可调的内在机理
7.2.1弹性力学行为中的刚度
7.2.2不稳定的屈曲状态
7.2.3集中式负刚度结构体系
7.2.4分布式负刚度结构体系
7.3模式转换的二维几何结构优化设计
7.3.1初期的孔板结构设计
7.3.2近期的结构设计发展
7.4模式转换可调刚度力学超材料的研究趋势与应用
第8章仿晶格及其缺陷的力学超材料
8.1自然晶体结构的人工构筑
8.1.1空间点阵理论的术语
8.1.2仿晶格人工材料的源起
8.2多尺度点阵结构的力学超材料
8.2.1多尺度点阵结构材料的设计理念
8.2.2微纳点阵材料
8.2.3宏观点阵结构
8.2.4仿生物结构材料
8.2.5三维拓扑超材料
8.3仿晶体缺陷结构的力学属性增强效应
8.3.1二维晶格类型及其屈曲
8.3.2三角形Kagome晶格结构
8.3.3仿晶格内的位错缺陷的Kagome晶格
第9章轻质超强力学超材料
9.1轻质超强力学超材料的定义与分类
9.1.1轻质超强结构材料的源起
9.1.2轻质超强力学超材料的定义与范畴
9.2轻质超强力学超材料的单元格结构
9.2.1人工晶格结构
9.2.2六边形蜂窝结构
9.2.3手性/反手性几何结构
9.3轻质超强仿晶格材料的几何结构设计
9.3.1拉伸主导的Octet晶格点阵结构
9.3.2弯曲主导的Kelvin晶格点阵结构
9.3.3面心立方/体心立方相关的晶格结构
9.3.4六边形蜂窝的几何结构设计
9.3.5手性/反手性结构的几何结构设计
9.4强度与密度的设计原则及实现的力学性能
9.4.1材料的选择
9.4.2拉伸/弯曲结构单元的数值模型
9.4.3力学性能评估方法
9.4.4杨氏模量与相对密度的关系
9.5轻质超强力学超材料的应用前景
0章折纸/剪纸超表面材料
10.1折纸超表面材料定义与范畴
10.1.1折纸术语定义
10.1.2折纸结构超材料的分类
10.1.3折纸/剪纸超表面材料
10.2折纸结构的刚性折叠模型
10.2.1周期性Miuraori曲面折叠模式
10.2.2方形曲面折叠模式
10.2.3对称的Waterbomb折叠结构
10.2.4非周期性的RonResch曲面折叠模式
10.3折纸/剪纸结构超材料设计
10.3.1二维折纸超材料
10.3.2胞状三维折纸结构超材料
10.3.3剪纸结构超表面材料设计
10.4折纸结构材料的分析方法
10.4.1解析方法
10.4.2数值方法
10.4.3空间拓扑结构优化设计
10.5折纸/剪纸结构材料的研究趋势和潜在应用
10.5.1折纸结构的研究与应用趋势
10.5.2剪纸结构超表面材料的潜在研究与应用
1章力学超材料制备与基因工程
11.1面向力学超材料的增材制备技术
11.1.13D打印的基本原理
11.1.2树脂光聚合技术
11.1.3墨水直写技术
11.1.4熔融沉积成型技术
11.1.5粉末选区烧结与熔融技术
11.1.6电泳沉积及其相关的电化学增材制造技术
11.23D打印制备力学超材料的发展现状
11.2.1投影微立体印刷和光敏树脂波导技术制备仿晶格结构
11.2.2双光子激光直写技术制造微纳点阵材料
11.2.3多材料喷墨技术可调负泊松比材料
11.2.4熔融静电纺丝制备堆垛结构材料
11.2.5联锁组装负泊松比拉胀材料
11.33D打印力学超材料的问题与挑战
11.3.1影响3D打印构件强度的因素
11.3.2提高3D打印构件强度的方法
11.3.3四维打印技术及其他方法
11.4超材料基因工程与大数据
11.4.1超材料基因工程
11.4.2超材料人造数据库
11.5本章小结
2章力学超材料研究与应用前景
12.1负泊松比拉胀超材料应用于生物医学领域
12.2五模式反胀材料作为地震防护应用
12.3负压缩力学超材料
12.4模式转换可调刚度力学超材料
12.5折纸超表面材料
12.6力学超材料可能的发展方向
12.7力学超材料的应用前景
内容摘要
本书以力学超材料所展现出来的超常规的新奇力学性能为主线，以不同设计原理和结构研发为辅线，论述力学超材料的设计与应用。根据力学超材料所调控的模量不同进行分类，结合作者团队对负泊松比和负热膨胀材料的研究，建构了超强低密度，可调节刚度，负压缩性，反胀、拉胀和零剪切模量超常力学特性，构筑了这些奇异力学性能的人工材料及其几何结构，并给出其制备及应用方法，发展了固体人工微结构的一个新方向。本书可供机械类、力学和材料科学相关专业本科生、研究生及科研人员阅读。
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