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力学超材料设计与性能调控

封面

作者:李春雷 等 著

页数:480

出版社:机械工业出版社

出版日期:2024

ISBN:9787111769323

电子书格式:pdf/epub/txt

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内容简介

随着超材料市场需求的增加,超材料领域逐渐表现出多学科交叉与多功能一体化的发展趋势,超材料在新型功能材料的研发、应用拓展方面具有广泛的应用前景。本书是一本关于力学超材料的专著,系统地阐述了力学超材料设计与性能调控理论。主要内容包括绪论、复合折纸超材料的设计和波动特性、折纸蜂窝超材料的设计和力学性能、双功能超材料的设计及其力学性能、基于机器学习的超材料设计与性能优化。本书汇聚了作者近年来在力学超材料领域取得的研究成果,编排上遵循由浅入深、由简单到复杂的原则,内容层层递进,便于读者阅读。
本书可供超构材料、减振降噪材料、新型防护结构、功能器件等相关领域的科技人员阅读和参考,也可作为高等院校的力学、航空航天、机械、土木等专业高年级本科生和研究生系统学习力学超材料相关知识的参考书。

作者简介

李春雷,华南理工大学副教授,博士生导师。现任广东省力学学会固体力学与结构力学专业委员会委员,广州市青科协能源与建设工程专委会常务委员,国家自然科学基金、广东省自然科学基金函评专家。主要研究领域为超材料多功能设计与性能优化、先进防护结构设计与冲击动力学、智能材料与结构力学、弹性波理论及其计算方法等。主持国家自然科学基金面上项目、青年科学基金项目、广东省自然科学基金青年提升等项目8项。在IJSS、IJIE、MSSP等国际力学权威SCI期刊上发表论文50余篇(含ESI高被引论文3篇),出版学术专著2部。入选2023年广州市青年科技人才托举计划,获2023年广东省力学学会自然科学奖一等奖(排名第1)。姚小虎,华南理工大学土木与交通学院院长,国家杰出青年基金获得者,珠江学者特聘教授,享受国务院政府特殊津贴。现任广东省航空航天先进材料与结构工程技术中心主任,中国力学学会理事,中国力学学会爆炸力学专业委员会秘书长,《固体力学学报》和《爆炸与冲击》编委。入选2013年“新世纪优秀人才”支持计划。主要研究领域为爆炸与冲击动力学、微纳米与复合材料力学、航空航天材料与结构动力学等。主持国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金重点项目、科技部国际合作项目等项目50余项。累计发表期刊学术论文250余篇,出版学术专著4部。获省部级科技进步二等奖4项。李春雷,华南理工大学副教授,博士生导师。现任广东省力学学会固体力学与结构力学专业委员会委员,广州市青科协能源与建设工程专委会常务委员,国家自然科学基金、广东省自然科学基金函评专家。主要研究领域为超材料多功能设计与性能优化、先进防护结构设计与冲击动力学、智能材料与结构力学、弹性波理论及其计算方法等。主持国家自然科学基金面上项目、青年科学基金项目、广东省自然科学基金青年提升等项目8项。在IJSS、IJIE、MSSP等国际力学权威SCI期刊上发表论文50余篇(含ESI高被引论文3篇),出版学术专著2部。入选2023年广州市青年科技人才托举计划,获2023年广东省力学学会自然科学奖一等奖(排名第1)。姚小虎,华南理工大学土木与交通学院院长,国家杰出青年基金获得者,珠江学者特聘教授,享受国务院政府特殊津贴。现任广东省航空航天先进材料与结构工程技术中心主任,中国力学学会理事,中国力学学会爆炸力学专业委员会秘书长,《固体力学学报》和《爆炸与冲击》编委。入选2013年“新世纪优秀人才”支持计划。主要研究领域为爆炸与冲击动力学、微纳米与复合材料力学、航空航天材料与结构动力学等。主持国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金重点项目、科技部国际合作项目等项目50余项。累计发表期刊学术论文250余篇,出版学术专著4部。获省部级科技进步二等奖4项。韩强,华南理工大学二级教授,博士生导师。现任高等学校力学类专业教学指导委员会委员,广东省力学实验教学示范中心主任。主要围绕波动力学、冲击动力学等领域开展了系统深入地研究工作。出版中文学术专著5部,发表学术论文300余篇,其中SCI收录200余篇,EI收录40余篇。获得省部级科技奖励二等奖4项、三等奖1项等。

本书特色

1)本书是一本关于力学超材料的专著,系统地阐述了力学超材料设计与性能调控理论。主要内容包括绪论、复合折纸超材料的设计和波动特性、折纸蜂窝超材料的设计和力学性能、双功能超材料的设计及其力学性能、基于机器学习的超材料设计与性能优化。
◎本书汇聚了近年来在力学超材料领域取得的研究成果,内容层层递进,填补了目前力学超材料图书的空白。
◎本书可供超构材料、减振降噪材料、新型防护结构、功能器件等相关领域的科技人员阅读和参考,也可作为高等院校的力学、航空航天、机械、土木等专业高年级本科生和研究生系统学习力学超材料相关知识的参考书。

目录

前言第1章绪论11.1超材料的研究背景和意义11.2折纸超材料的研究进展31.2.1折纸结构的概念与发展31.2.2折纸结构的力学性能41.2.3折纸结构的波动特性81.2.4周期结构中的弹性波121.2.5半解析周期谱元法131.3机器学习在超材料领域中的应用15第2章复合折纸超材料的设计和波动特性182.1引言182.2一维复合折叠梁的结构设计和波动特性182.2.1结构设计18前言第1章绪论11.1超材料的研究背景和意义11.2折纸超材料的研究进展31.2.1折纸结构的概念与发展31.2.2折纸结构的力学性能41.2.3折纸结构的波动特性81.2.4周期结构中的弹性波121.2.5半解析周期谱元法131.3机器学习在超材料领域中的应用15第2章复合折纸超材料的设计和波动特性182.1引言182.2一维复合折叠梁的结构设计和波动特性182.2.1结构设计182.2.2波动特性202.2.3复合折叠梁的波动特性分析302.3波纹-折纸超材料的设计和带隙优化412.3.1多尺度微观力学模型412.3.2波纹-折纸超材料的微结构设计422.3.3能带和波传输特性432.3.4纳米复合材料的分布对带隙的影响452.3.5优化问题的定义482.3.6优化结果的讨论502.4点阵-折纸超材料的设计和性能优化602.4.1点阵-折纸超材料的结构设计602.4.2波动分析612.4.3低频带隙的宽频优化67第3章折纸蜂窝超材料的设计和力学性能723.1引言723.2折纸蜂窝超材料的面内动态响应和吸能特性723.2.1内凹折纸蜂窝结构的设计733.2.2有限元模型733.2.3两种结构性能对比753.2.4参数变化793.2.5变形模式图833.2.6能量吸收843.2.7泊松比效应853.3梯度折纸蜂窝超材料的面内压缩性能873.3.1结构模型873.3.2数值模型与验证893.3.3理论分析903.3.4梯度内凹折纸蜂窝953.4层级折纸蜂窝超材料的力学性能和结构优化1023.4.1超结构模型和耐撞性指标1033.4.2数值模型和验证1053.4.3理论分析1083.4.4参数研究1103.4.5多目标优化设计113第4章双功能超材料的设计及其力学性能1164.1引言1164.2多层级内凹蜂窝超材料的波动与隔振特性1164.2.1新型多层级内凹蜂窝超材料的几何参数1174.2.2动态行为分析1184.2.3隔振特性分析1274.3局域共振折纸超材料的波动与缓冲性能1354.3.1局域共振折纸超材料的波动建模1354.3.2等效介质理论和频域传输谱1364.3.3局域共振折纸超材料的波传输分析1384.3.4带隙的参数化调控1424.3.5局域共振折纸超材料的冲击波缓冲研究1444.4多边形负刚度超材料的波动特性与调控1484.4.1结构设计和负刚度特性分析1484.4.2负刚度折纸超材料的波动特性分析1524.4.3压缩诱导带隙演化156第5章基于机器学习的超材料设计与性能优化1655.1引言1655.2定向衰减声子晶体逆向设计1655.2.1一维声子晶体中的弹性波传播模型1655.2.2深度学习模型1695.2.3结果与讨论1735.3基于强化学习的负泊松比蜂窝结构优化设计1775.3.1设计和优化的方法论1775.3.2数值结果1825.3.3能量吸收能力1915.4宽带隙高承载声学黑洞板的设计与性能优化1975.4.1理论模型1975.4.2半解析周期谱有限元法1985.4.3基于机器学习的优化策略2065.4.4结果与讨论2115.4.5超板的优化215参考文献222

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