导读:本文包含了梯度功能设计论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:梯度,材料,功能,结构,方程,电子束,热传导。
梯度功能设计论文文献综述
邵世友,李东,曾春杰,张涛[1]（2019）在《一种Ti-6Al-4V功能梯度网状结构的设计与压缩性能》一文中研究指出通过电子束选区熔化制造具有高孔隙率的多孔Ti-6Al-4V结构,旨在用于替代人类松质骨.开放的网状结构能够提供骨组织向内生长的空间,因此能更好的起到固定的作用.利用计算机辅助设计(CAD),制备一种低密度(0.78 g/cm~3),高孔隙率(82%),弹性模量为2.7 GPa的功能梯度网状结构.结果表明,制备的功能梯度网状结构与致密件相比,具有和松质骨接近的的弹性模量,能够有效的避免应力屏蔽效应.此外,通过增加层与层之间的厚度,可以有效的防止裂纹在网状结构中快速扩展,提高安全性.此结构的屈服强度为62 MPa,试样的组织中的细小的α'相有利于提高植入物的寿命.(本文来源于《焊接学报》期刊2019年07期）
张亚凯[2]（2019）在《对称型可控降解锌镁功能梯度生物材料的设计制备及其性能研究》一文中研究指出基于优异的生物相容性和可降解性,锌合金及镁合金将有望作为医用材料用于制备各种骨组织修复及植入材料。但因镁及镁合金在生理环境中降解速率太快,损伤的骨组织在尚未完全愈合之前镁合金就会发生严重降解,从而导致使植入失败。而金属锌虽具有适宜的降解速率,但其力学强度低,也不能满足临床需求。针对上述问题,本课题基于理想可降解生物材料力学性能与降解速率的关系,从仿生学角度出发,提出采用真空放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)技术制备对称型的可控降解的锌镁功能梯度生物材料(Functionally Gradient Bio-materials,FGB),以期达到与骨组织力学性能以及愈合周期相匹配的目的。通过材料成分优化设计,成功制备出单层Zn-xMg(x=10,30,60,90)及多层可控降解的锌镁FGB材料。着重分析了各种材料的微观组织、相组成、界面行为及其力学性能和耐腐蚀性能等,最后对其生物相容性进行了评价。研究结果如下:1、制备出的Zn-xMg合金材料中存在一种以Mg颗粒为核,金属间化合物MgZn_2为壳的独特的核壳结构。并且随着Mg含量的增加这种核壳结构单元体数量也在增加,最终形成了4种不同形貌的锌镁合金。对Zn-xMg合金的宏观力学性能检测发现随合金中核壳结构的增多,Zn-xMg合金的各项力学性能均有所提高。其中具有连续网络状核壳结构的Zn-60Mg合金的强度(239MPa)和塑性(8.03%)均达到最大,强度和塑性有良好的协同效应。2、通过对Zn-xMg合金在SBF溶液中的浸泡腐蚀试验发现,随着Mg含量的增加,Zn-xMg合金在七天内的腐蚀速率从小到大依次为:Zn-10Mg﹤Zn-30Mg﹤Zn-60Mg﹤Zn-90Mg。并且Zn-10Mg合金在30天内的腐蚀速率仅为0.26mm/a,其降解性能完全符合可植入金属材料的降解性能要求(小于0.5mm/a)。此外对合金的细胞相容性进行评价,发现Zn-xMg合金浸提液几乎没有细胞毒性,表明其具有良好的细胞相容性。3、综合考虑单层Zn-xMg合金的腐蚀速率和力学性能设计了不同层数的Zn-Mg对称型梯度功能材料。结果表明,与单层合金相比,Zn-Mg梯度材料的抗压、抗弯强度的最大值分别提高了126%和41%。且随着梯度层数的增加,FGB试样的强度也在增加,7层FGB材料的抗弯、抗压强度达到最大分别为261MPa和114MPa。此外,通过对FGB材料截面在模拟体液中的浸泡腐蚀发现,FGB材料具备了梯度渐变且可控降解的功能。因此,Zn-Mg FGB有望成为一种可控降解的金属植入材料。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-06-01）
朱凌雪,王同银,朱晓磊[3]（2018）在《基于梯度化因子功能梯度点阵夹层结构优化设计》一文中研究指出基于梯度化因子的概念,利用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件分别探讨了面板梯度化因子、芯层梯度化因子对梯度结构抗爆吸能的影响。以梯度化因子为优化变量,采用结构的面比吸能为优化目标,结合遗传算法对梯度结构进行优化。结果表明,梯度化因子的改变会影响结构的变形模式;面板梯度化因子对面比吸能影响很大,由于面板结构对芯子变形的约束,芯层梯度化因子的影响较小。与非梯度结构相比,优化后的梯度结构吸能值提高了一倍,这对提高点阵夹层结构的抗爆性能具有指导意义。(本文来源于《振动与冲击》期刊2018年23期）
高晓兵,万能,刘军强[4]（2018）在《基于温度场分布的功能梯度材料设计与优化》一文中研究指出针对功能梯度材料零件建模与分析的模型割裂问题,实现了共用NURBS基函数的几何与材料并行建模及热传导分析。考虑制备工艺建立材料模型,采用泊松方程作为材料场控制函数,运用等几何分析方法求解材料场分布。分析材料的瞬态热传导,建立梯度材料零件的材料分布优化模型并运用有效集法获得最优材料分布结果。结果表明,共用NURBS基函数的功能梯度材料建模及材料分布优化方法对工程实际具有指导意义,实现了梯度材料的一体化建模、分析与优化。(本文来源于《航空制造技术》期刊2018年19期）
万能,段永吉,杜珂[5]（2018）在《考虑制备工艺的功能梯度材料零件设计建模》一文中研究指出鉴于形状不规则及材料分布复杂的功能梯度材料零件,难以寻找合适的材料分布函数描述材料体积分数与几何形状之间的映射关系;几何空间与材料空间割裂增加了零件设计建模难度,阻碍了模型在后续设计、分析和制造中的传递。提出考虑制备工艺的功能梯度材料建模思想。定义了零件几何与材料信息载体,采用参数化的非均匀有理B样条实现了几何材料耦合表示;从功能梯度材料零件制备工艺中挖掘出能用于设计建模的物理原理,建立了以泊松方程为数学模型的材料分布函数,将设计建模转化为一般偏微分方程边值问题;结合等几何分析法对模型进行求解,实现了几何空间与材料空间的整体表达。通过实例证明了所提方法的有效性和可行性。(本文来源于《计算机集成制造系统》期刊2018年04期）
张敏敏[6]（2017）在《W-Cu功能梯度复合材料设计及电火花沉积法制备》一文中研究指出W-Cu功能梯度材料因具有高熔点、.高的溅射阈值及抗热震性等综合性能,而在航空航天、军事装备及核反应堆等领域得以广泛应用。然而当前W-Cu功能梯度材料制造工艺复杂,造价成本高,不利于大规模应用。因此实现梯度材料制备工艺技术的简单化、便捷化及成本的低廉化意义深远。基于此,本文首先采用ANSYS有限元软件分析了层厚及成分对W-Cu梯度功能材料制备过程温度场及应力场的影响。其次采用Material Studio软件从晶体学角度对W-Cu界面结合情况进行了计算。最后在前期理论分析基础上,进行了 W-Cu功能梯度材料的设计及电火花沉积法制备与评价。温度场及应力场模拟结果表明:随着设计层数的增加,沉积层中部截面Y方向的温度梯度变大,热影响区域变窄,对沉积层与基体界面中点应力分析发现,该点应力由单层时的拉应力变为4层时的压应力;随着单层厚度的增加,温度梯度更加均匀。低温区扩大,压应力大小及区域显着增加,当单层厚度为0.3mm时沉积层与基体界面中点处压应力可达315MPa。由模拟结果可知,在实际制备W-Cu梯度合金时,需要重点考虑梯度设计层数及单层厚度等因素以模拟结果为参考,对沉积过程中焊枪位姿、电极直径与涂层质量的关系进行分析,对采用电火花沉积法制备的W-Cu功能梯度材料进行评价,结果表明:采用3mm电极直径及45°焊枪角度时表面形貌较优,多道覆盖沉积可改善单次沉积时的粗糙形貌;随着成分设计梯度及单层设计厚度的增加,梯度材料沿厚度方向的组织、成分及性能梯度特征越明显。当单层厚度设计为0.3mm时,沿厚度方向元素分布及组织性能实现了梯度过渡;采用此种工艺制备的梯度功能材料内部存在一定量的孔洞及W-Cu偏析情况。W-Cu界面匹配性及结合性能分析表明:W-Cu直接结合时成键困难,结合性差,黏着功仅为0.73J/m2。本研究在计算及实验研究基础上,采用电火花沉积方法制备了 W-Cu梯度材料,为实现梯度材料设计及制备提供了相关理论支撑及新的工艺方法。(本文来源于《西南交通大学》期刊2017-05-01）
张鑫磊[7]（2016）在《车身底部防护的功能梯度结构优化设计研究》一文中研究指出随着现代战争中装甲机动车辆的广泛使用,其战场生存能力以及乘员安全防护成为一个无法回避的重要问题。如何在不影响车辆其他机动性能的前提下,提高车辆的底部防护能力,提高车辆在战场上的生存几率是当前各国军方和专家学者所面临的共同挑战。因此,进行新型抗爆炸冲击材料和结构的研究与应用以及车身底部结构的优化设计具有十分重要的意义。本文在国内外现有车辆底部防护技术的基础上,以某型装甲机动车辆为研究对象,通过理论分析、试验研究和优化设计相结合的研究思路,引入具有较强防护性能的新型功能梯度结构,结合车身底部构型进行多目标优化设计,在保证不影响整车机动性和通过性的基础上提升整车的抗爆炸冲击性能。结合试验结果,采用不同有限元爆炸算法对无约束目标靶板进行爆炸仿真,分析对比不同算法的优缺点;分析研究功能梯度结构的力学性能,通过改变不同结构参数研究各参变量对抗爆炸冲击性能的影响,对比分析不同边界条件下功能梯度结构的吸能效果和抗变形能力;为了研究车体和车内乘员在爆炸冲击作用下的动态响应,利用基础试验和数值模拟相结合的方法,以车体结构响应和乘员小腿胫骨受力为研究对象进行数值仿真分析研究;结合多目标优化技术,以梯度结构的密度设置、厚度和角度参数,车底防护结构的厚度参数为设计变量,以结构比吸能最大、变形量最小、乘员伤害值最低为目标函数进行多目标优化设计,得出满足条件的最优设计参数,提升整车的抗爆炸冲击性能。通过本文的研究发现,功能梯度结构的抗冲击性能优于普通均质结构;与优化前相比,经过多目标优化设计后的结构参数更适用于提升整车的防护能力。因此,本文的研究方法与研究成果在提升整车防护能力方面具有一定的指导意义,可以为新型防护车辆的研制与开发提供技术准备,为现有车辆底部防护能力的提升提供理论参考。(本文来源于《南京理工大学》期刊2016-12-01）
方媛,苏云峰,张永胜,胡丽天[8]（2016）在《氧化锆基梯度功能材料的设计、制备与性能优化》一文中研究指出以石墨为单相润滑剂,设计、制备了梯度层热膨胀系数呈连续变化的氧化锆基功能梯度材料,研究了结构参数与梯度材料力学性能的关系。结果表明:通过调节石墨在复合材料中的空间分布特征,可实现对材料内残余应力大小的调节,进而实现材料力学性能的优化。增大梯度层数和承载层厚度均有利于梯度材料力学性能的提高。梯度指数p为2.5时,材料具有最佳的抗弯强度,抗弯强度可达750 MPa。材料的梯度结构设计实现了陶瓷复合材料的结构/润滑功能一体化。(本文来源于《硅酸盐学报》期刊2016年12期）
邓子玉,陈丽婷[9]（2016）在《梯度功能材料的梯度设计与应力分析》一文中研究指出采用有限元分析软件,对316L/ZrO2层状复合材料和不同层数的梯度功能材料进行了热应力和拉应力分析,为实验制备316L/ZrO2梯度功能材料确定了最佳梯度层数。结果表明:热工作时温度在梯度功能材料内部是逐层过渡的;梯度功能材料有良好的应力缓和能力;随着层数的增加,热应力缓和能力和抗拉伸能力越来越强,当层数增至五层时,材料内部产生的拉应力不再递减,稍有增加,经综合分析确定了材料的最佳梯度层数为四层。(本文来源于《沈阳理工大学学报》期刊2016年05期）
刘国玺[10]（2016）在《TiB_2/Ti功能梯度材料装甲结构的设计与优化研究》一文中研究指出随着战争模式的转变,坦克装甲车辆在未来战场上将遭受全方位的打击,防护指标与重量之间的矛盾会更加突出,为此对传统装甲提出了新的挑战。目前,国内外广泛应用的陶瓷/金属迭层复合装甲技术已面临发展瓶颈,进一步提高其抗弹性能已非常困难,迫切需要开发新的高防护-轻质陶瓷复合装甲。功能梯度材料(FGM)的出现为解决上述问题提供了一条有效的技术途径。由于FGM的结构和性能具有可设计性,材料的声阻抗、弹性模量及热膨胀系数等性能在厚度或长度方向上可以实现连续或阶梯变化,这就解决了传统陶瓷/金属迭层复合装甲中陶瓷面板与金属背板的匹配问题,从而有效提升了装甲的抗弹丸打击能力。然而,当前对陶瓷-金属梯度复合装甲的基础研究还很不系统、深入;尚未建立合适的FGM制备、设计方法,从而影响了理论分析结果在FGM装甲结构设计和优化中的有效指导作用,进而严重制约了FGM在装甲防护领域中的应用进程。本研究采用数值模拟方法,同时结合大量实验研究和测试对Ti B_2/Ti组分阶梯变化的FGM装甲材料制备、结构设计及优化进行研究。主要研究内容和取得的研究结论有以下四个方面。(1)开发了新型TiB_2/Ti梯度复合装甲材料制备工艺,研究了制备过程中,TiB_2/Ti FGM的结构形成和控制机理及相应结构条件下材料的特性,发现单独烧结的TiB_2/Ti复合材料性能与FGM中相应层的Ti B_2/Ti复合材料的结构和性能吻合较好,这为TiB_2/Ti梯度复合装甲的数值化模拟所需的材料参数测试提供了基础。(2)以TiB/Ti FGM为研究对象,系统研究了TiB/Ti复合材料的结构、组成和性能之间的关系,发现在一定条件下,TiB/x%Ti复合材料的强度和模量均可采用统一的H-T模型进行预测,且预测值与实验结果具有较好的一致性;确定了后续冲击模拟计算中所需的TiB陶瓷、Ti合金与TiB/Ti复合材料的模型和本构方程,并以此为基础,对相应的材料参数进行了计算。(3)以FGM中的传播动力学方程为依据,研究了梯度特性对冲击波传播特性的影响,重点研究了FGM复合材料层的材料特性和组成中Ti含量对应力波在界面上传播特性的影响,发现在TiB/Ti FGM体系中,在TiB陶瓷相含量高的一侧,相邻两层间Ti的体积百分含量差应不大于20%。(4)揭示了反射波和入射波迭加后在界面形成的拉伸应力随界面组分梯度和层间厚度的变化规律,提出了陶瓷/金属梯度复合装甲的冲击侵彻分析模型,并以此模型为基础,采用ANSYS-DYNA有限元软件研究了TiB/Ti FGM的结构与其抗弹丸冲击侵彻性能之间的关系,发现与传统的陶瓷/金属迭层复合装甲相比,梯度复合装甲具有更好的抗弹性能,而且梯度层的分布规律和厚度对其抗弹性能均有较大的影响,这为今后TiB/Ti梯度材料装甲结构的设计与优化提供了相应的理论支撑。(本文来源于《西北工业大学》期刊2016-07-01）
梯度功能设计论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
基于优异的生物相容性和可降解性,锌合金及镁合金将有望作为医用材料用于制备各种骨组织修复及植入材料。但因镁及镁合金在生理环境中降解速率太快,损伤的骨组织在尚未完全愈合之前镁合金就会发生严重降解,从而导致使植入失败。而金属锌虽具有适宜的降解速率,但其力学强度低,也不能满足临床需求。针对上述问题,本课题基于理想可降解生物材料力学性能与降解速率的关系,从仿生学角度出发,提出采用真空放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)技术制备对称型的可控降解的锌镁功能梯度生物材料(Functionally Gradient Bio-materials,FGB),以期达到与骨组织力学性能以及愈合周期相匹配的目的。通过材料成分优化设计,成功制备出单层Zn-xMg(x=10,30,60,90)及多层可控降解的锌镁FGB材料。着重分析了各种材料的微观组织、相组成、界面行为及其力学性能和耐腐蚀性能等,最后对其生物相容性进行了评价。研究结果如下:1、制备出的Zn-xMg合金材料中存在一种以Mg颗粒为核,金属间化合物MgZn_2为壳的独特的核壳结构。并且随着Mg含量的增加这种核壳结构单元体数量也在增加,最终形成了4种不同形貌的锌镁合金。对Zn-xMg合金的宏观力学性能检测发现随合金中核壳结构的增多,Zn-xMg合金的各项力学性能均有所提高。其中具有连续网络状核壳结构的Zn-60Mg合金的强度(239MPa)和塑性(8.03%)均达到最大,强度和塑性有良好的协同效应。2、通过对Zn-xMg合金在SBF溶液中的浸泡腐蚀试验发现,随着Mg含量的增加,Zn-xMg合金在七天内的腐蚀速率从小到大依次为:Zn-10Mg﹤Zn-30Mg﹤Zn-60Mg﹤Zn-90Mg。并且Zn-10Mg合金在30天内的腐蚀速率仅为0.26mm/a,其降解性能完全符合可植入金属材料的降解性能要求(小于0.5mm/a)。此外对合金的细胞相容性进行评价,发现Zn-xMg合金浸提液几乎没有细胞毒性,表明其具有良好的细胞相容性。3、综合考虑单层Zn-xMg合金的腐蚀速率和力学性能设计了不同层数的Zn-Mg对称型梯度功能材料。结果表明,与单层合金相比,Zn-Mg梯度材料的抗压、抗弯强度的最大值分别提高了126%和41%。且随着梯度层数的增加,FGB试样的强度也在增加,7层FGB材料的抗弯、抗压强度达到最大分别为261MPa和114MPa。此外,通过对FGB材料截面在模拟体液中的浸泡腐蚀发现,FGB材料具备了梯度渐变且可控降解的功能。因此,Zn-Mg FGB有望成为一种可控降解的金属植入材料。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
梯度功能设计论文参考文献
[1].邵世友,李东,曾春杰,张涛.一种Ti-6Al-4V功能梯度网状结构的设计与压缩性能[J].焊接学报.2019
[2].张亚凯.对称型可控降解锌镁功能梯度生物材料的设计制备及其性能研究[D].太原理工大学.2019
[3].朱凌雪,王同银,朱晓磊.基于梯度化因子功能梯度点阵夹层结构优化设计[J].振动与冲击.2018
[4].高晓兵,万能,刘军强.基于温度场分布的功能梯度材料设计与优化[J].航空制造技术.2018
[5].万能,段永吉,杜珂.考虑制备工艺的功能梯度材料零件设计建模[J].计算机集成制造系统.2018
[6].张敏敏.W-Cu功能梯度复合材料设计及电火花沉积法制备[D].西南交通大学.2017
[7].张鑫磊.车身底部防护的功能梯度结构优化设计研究[D].南京理工大学.2016
[8].方媛,苏云峰,张永胜,胡丽天.氧化锆基梯度功能材料的设计、制备与性能优化[J].硅酸盐学报.2016
[9].邓子玉,陈丽婷.梯度功能材料的梯度设计与应力分析[J].沈阳理工大学学报.2016
[10].刘国玺.TiB_2/Ti功能梯度材料装甲结构的设计与优化研究[D].西北工业大学.2016
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