薄壁多胞结构耐撞性研究的任务书.docx

薄壁多胞结构耐撞性研究的任务书
一、研究背景
薄壁多胞结构广泛应用于现代工程领域，例如航空、汽车、船舶等。然而，在使用过程中，由于外力的作用，这些结构可能会遭受撞击、冲击、振动等，导致结构失效。因此，研究薄壁多胞结构的耐撞性，对保证结构的安全性、提高结构的可靠性具有重要意义。
二、研究意义
1.了解多胞结构在不同外力作用下的变形和破坏形式和机理，有利于优化设计和改进工艺；
2.表征多胞结构的机械性能和耐撞性，为拓展结构材料与应用范围提供基础；
3.为减轻薄壁多胞结构在外力作用下的变形和承载能力衰减提供理论依据；
4.为工程实际应用提供指导和参考。
三、研究内容
1.多胞结构单元的制备方法，包括设计和制造工艺选取；
2.外力模拟和试验设备的选取和设计；
3.不同外力作用下薄壁多胞结构的变形和破坏形态和机理分析；
4.介观尺度到宏观尺度的多胞结构的力学性能表征；
5.薄壁多胞材料在不同工况下的数值模拟分析，验证实验结果。
四、研究方案
1.多胞结构单元制备方法的研究
本研究采用3D打印技术制备多种多胞结构单元，包括菱形、正方形等基础结构以及组合结构，提供不同形状和体积的结构单元，用于后续试验。同时，我们也将制作不同孔隙率和厚度的多胞结构单元。
2.外力模拟和试验设备的设计和选取
根据不同的外力作用，设计合适的试验设备，包括应力释放器、静态外力装置和动态冲击台等，保证实验的可靠性和有效性。
3.多胞结构变形与破坏形态和机理的分析
将不同多胞结构单元置于外力作用下，通过视频和高速摄影技术记录变形和破坏过程，定量分析损伤扩展规律和变形机理，试图从微观和宏观层面深入探究多胞结构材料的耐撞性。
4.多胞结构的力学性能
在实验室进行材料的拉伸、扭转等力学性能测试，得到多胞结构的基本力学性能参数，包括弹性模量、屈服强度、韧性等。
5.数值模拟分析
通过数值模拟分析，在多个尺度下定量计算多胞结构的力学性质和耐撞性指标，并将数值分析结果与实验结果进行比较验证。
五、研究难点
1.多胞结构单元表征方法的统一化与标准化；
2.实验中多胞结构的实现和标准化控制；
3.耐撞性理论模型的构建和确定。
六、研究成果
1.多种多胞结构的制备方法和制造工艺；
2.不同基本结构、结构厚度和孔隙率的多胞结构单元；
3.外力模拟和试验设备；
4.多胞结构的变形和破坏形态和机理的定量分析；
5.多胞结构的基本力学性能参数；
6.多尺度下的数值模拟分析结果。
七、研究计划与进度
1.多胞结构单元制备方法的研究：3个月；
2.外力模拟和试验设备的设计和选取：2个月；
3.多胞结构变形与破坏形态和机理的分析：6个月；
4.多胞结构的力学性能：2个月；
5.数值模拟分析：4个月；
6.研究成果撰写与提交论文：3个月。
八、研究经费
1.多胞结构单元制备方法的研究：10万元；
2.外力模拟和试验设备的设计和选取：20万元；
3.多胞结构变形与破坏形态和机理的分析：30万元；
4.多胞结构的力学性能：10万元；
5.数值模拟分析：20万元；
6.研究成果撰写与提交论文：10万元。
九、研究团队
该项目由材料学博士生指导老师领衔，研究团队包括材料学博士生、材料学硕士生等，实验室技术人员以及外部专家。该团队具备相关实验和理论分析方面的技能和能力，对项目完成有较高的信心。