《金屬點陣結構的低成本製備及力學性能表征》是依託哈爾濱工業大學，由吳林志擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：金屬點陣結構的低成本製備及力學性能表征
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：吳林志
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬點陣材料具有優異的力學性能和開放的內部空間，被認為是多功能結構的理想平台。近年來，金屬點陣材料發展迅速，受到了國內外學者的廣泛關注，但相對複雜的構型和不夠成熟的製備工藝限制了其在工程中的套用。基於此，本項目將開展金屬點陣結構的設計、製備和表征方面的若干關鍵問題研究，包括金屬點陣結構的最佳化設計和低成本製備工藝；金屬點陣結構的損傷機理和失效破壞；金屬點陣結構的變形行為、屈曲特性、動態回響特性及導熱特性；金屬點陣結構的性能評價等。其目的是製備出高比強、高比剛、導熱性能優異的超輕結構，解決超輕結構研製中的若干關鍵技術，推動金屬點陣結構在工程中的套用。
結題摘要
金屬點陣材料具有優異的力學性能和開放的內部空間，被認為是多功能結構的理想平台。近年來，金屬點陣材料發展迅速，受到了國內外學者的廣泛關注，但推動點陣結構工程套用仍急需解決以下關鍵問題：1、發展低成本點陣結構製備技術； 2、設計新拓撲構型點陣芯子，進一步提高其平壓和剪下性能； 3、研製力學性能和導熱性能優異的點陣結構；4、發展抑振型多功能點陣結構；5、加強點陣結構抗爆炸衝擊性能。 基於以上需求，本項目首先提出了“桿件拆分-縮並法”的構型強化設計新理念，並套用嵌鎖-組裝-釺焊工藝設計和製備了新型沙漏點陣結構，發現沙漏點陣結構面外壓縮強度、面內剪下強度、以及面內壓縮和三點彎曲載荷下的破壞載荷均優於金字塔點陣結構。同時提出了結點嵌鎖法並採用SLM法設計製備了兩類金屬中空點陣夾芯結構，研究了其在面外壓縮、橫向剪下及三點彎曲下的準靜態力學行為，結果表明該類結構展現出顯著優於主流多孔結構的比力學性能。其次，以飛行器典型部件-燃料儲箱為研究對象、以加筋沙漏型點陣夾芯結構為承載結構進行多功能一體化設計、承載性能及熱控性能研究，為可重複使用高馬赫飛行器的輕量化設計提供了有益思路和支撐。再次，首次建立了抑振型多功能點陣結構的設計方法，使其不僅具有優異的承載能力，而且具有聲子晶體結構的彈性波帶隙，有望用作新一代深海潛航器的靜音電機設計，實現隱身和提升續航。最後，建立了金屬夾芯結構在爆炸載荷下的動態回響理論模型，該模型考慮了芯層壓縮和結構彈塑性變形，為實際工況下套用於艦船等領域中金屬夾芯結構的抗爆性能設計與最佳化提供理論指導。同時通過實驗研究了新型沙漏金屬點陣結構的抗水下爆炸衝擊性能，發現其具有更強的抗桿件屈曲能力和抗面板撕裂能力，為爆炸衝擊載荷下艦船防護結構設計提供了新思路。
