Список использованных сокращений 3
Введение 4
1 Методы производства и исследования 6
1.1 Технология аддитивного изготовления экспериментальных образцов, 6
конфигурация решетчатой структуры http, параметры изготовления методом slm 6
1.2 Эксперименты с импедансными трубами, описание системы измерения импедансных труб 9
1.3 Теоретическое моделирование акустической характеристики, расчет акустического сопротивления 9
1.4. Численное моделирование акустических характеристик, методы численного моделирования и анализ полученных данных 12
1.5. Численное моделирование механических свойств, модели для расчета, сравнение с экспериментальными результатами 13
2 Функционально-градиентная структура 15
2.1 Влияние геометрических параметров и относительной плотности, анализ влияния
геометрии на свойства материалов 15
2.2 Градиентная структура, концепция и применение в материалах 16
3 Энергопоглощающая способность 17
3.1 Механические испытания, методы испытания на сжатие и растяжение 17
3.2 Численное моделирование, использование численных методов для оценки
энергопоглощающей способности 19
3.3 Результаты и обсуждение, влияние структуры на поглощение энергии 19
4 Экспериментальная методика 23
4.1 Методики проектирования и процесс изготовления образцов 23
4.2 Экспериментальная работа 25
4.2.1 Статическое испытание на сжатие, описание процесса и оборудования 25
4.2.2. Испытание на передачу вибрации 26
5 Параметрическое исследование 29
5.1 Производство методом аддитивного изготовления и изготовление образцов 30
5.2 Характеристика материала и численный анализ 30
5.3 Экспериментальный анализ 33
6 Результаты и валидация 35
Заключение 38
Список литературы 39
В последние десятилетия мы стали свидетелями стремительного прогресса в науке и технологиях. Этот прогресс приводит к появлению новых материалов с уникальными свойствами и широким спектром применения. Одним из наиболее перспективных классов таких материалов являются решетчатые материалы. Они обладают особыми структурными особенностями и функциональными возможностями.
Цель данной работы - исследовать основные принципы решетчатых материалов, а также проанализировать их применение в разнообразных областях и выявить тенденции развития.
Первая глава работы посвящена методам подхода.
Вторая глава работы посвящена функционально-градиентной структуре.
Третья глава работы посвящена энергопоглощающей способности.
Четвертая глава работы посвящена экспериментальной методике.
Пятая глава работы посвящена параметрическому исследованию.
Шестая глава работы посвящена результатам и валидации.
В заключении работы будут подведены итоги исследования, а также сделаны выводы о значимости и перспективах развития решетчатых материалов. Это позволит получить полное представление о данных материалах и лучше оценить их потенциал и значимость в научной и технологической сферах.
Актуальность исследования "Механические свойства метаматериалов и принципы их формирования" обусловлена их уникальными свойствами и широким спектром применения. Решетчатые материалы представляют собой структуры, состоящие из регулярно расположенных отверстий или каналов, что придает им особые физические свойства. Они могут использоваться в различных областях, включая архитектуру, энергетику, медицину, электронику и т.д. Исследование решетчатых материалов позволяет разрабатывать новые материалы с оптимальными свойствами, а также оптимизировать и улучшать существующие. Это имеет большое значение для развития новых технологий и создания инновационных продуктов, способных решить актуальные проблемы современности.
В частности, метаматериалы закрывают проблемы с рассеиванием звуковых волн. Шум присутствует во множестве мест, где живут и работают люди, и серьезно влияет на физиологическое и психологическое здоровье. Для решения этой проблемы исследователи разработали различные структуры звукопоглощения для снижения шума, которые широко используются в аэрокосмической отрасли, железнодорожном транспорте, подводных
лодках и других областях [1, 10, 20]. Традиционная звукопоглощающая структура
включает в себя резонаторы Гельмгольца [4, 5] и микроперфорированные пластины [2, 18], принцип действия которых заключается главным образом в рассеивании акустической энергии путем преобразования ее в тепло через вязкое сопротивление, возникающее при прохождении звуковой волны через резонирующие отверстия. Их характерные структурные размеры должны быть сопоставимы с рабочей длиной волны, чтобы обеспечить удовлетворительный эффект звукопоглощения, что значительно ограничивает их применение для низкочастотного шума.
В работе "Механические свойства метаматериалов и принципы их формирования" объектом исследования являются материалы с определенной структурой, образованной регулярным повторением однородных элементов, называемых решетками. Предметом исследования является изучение свойств и характеристик таких материалов, их влияния на физические свойства, а также возможности применения в различных областях.
В работе рассмотрены все этапы конструирования внутренней геометрии метаматериалов, принципы их формирования, особенности их производства и применения в элементах конструкций. Показан механизм увеличения поглощения энергии упругой деформации, а также механизм поглощения акустической энергии с помощью применения метаматериалов.
В заключение можно отметить, что исследования в области конструирования внутренней геометрии метаматериалов предоставляют значительные перспективы для развития новых материалов и технологий. Описанные в работе принципы формирования метаматериалов и их производства представляют собой важный шаг в направлении создания материалов с уникальными свойствами, включая повышенную энергопоглощающую способность и возможность активного управления акустической энергией. Для раскрытия полного потенциала решетчатых материалов требуются дальнейшие исследования, которые включат в себя более глубокое изучение их функциональных возможностей, оптимизацию технологий производства и разработку новых методов анализа и моделирования.
