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该文亮点:
1. 概述了现有复合材料点阵材料的设计和制备方法;
2.阐述了复合材料点阵材料的冲击力学响应和振动特性;
3.展望了复合材料点阵材料的发展趋势,并指出分析方法与制造工艺的综合进步有助于此类复合材料结构的广泛应用。
图1 Graphical abstract
纤维增强复合材料因其优异的力学性能成为最受欢迎的轻质材料之一,被广泛应用于航空、航天、航海、建筑和车辆等领域。基于纤维增强复合材料开发的点阵材料具有超轻质、高强度和多功能的特性。相较于波纹板、泡沫和蜂窝芯子材料,复合材料点阵材料可制成各种结构形式,如,编织一体结构、格栅结构和桁架结构。此外,与传统的闭孔蜂窝和泡沫结构相比,具有开孔拓扑结构的点阵材料具有多功能优势,因此适于开发航空航天系统、高超声速飞行器、远程火箭和导弹、船舶结构以及防护系统。目前点阵材料相关的研究已取得较大进展,但对复合材料点阵材料领域最新研究进展的综述仍付阙如。
鉴于此,哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所吴林志教授、熊健教授团队在《国际机械系统动力学学报(英文)》(/International Journal of Mechanical System Dynamics, IJMSD/)发表题为“Design, fabrication, and dynamic mechanical responses of fiber-reinforced composite lattice materials”的综述,系统、全面地分析了低密度-高性能复合材料点阵材料结构设计、制备及动态力学行为研究的新进展。该文首先根据结构形式将现有的复合材料点阵材料分为三类:一体中空芯子、点阵格栅和点阵桁架结构,并分别介绍了三类结构的冲击力学响应研究进展;其次,分析总结了复合材料点阵材料的振动特性;最后,展望了轻质高性能复合材料点阵材料研究的发展方向,指出开孔形式的点阵桁架结构是未来设计多功能工程部件的基础,其复杂的内部结构需要更为精巧的结构及材料分析方法作为支撑;此外,目前复合材料结构的制备囿于制造工艺水平,在多阶段仍依靠手工作业,而未来引入机器人将有助于控制制造成本。该文对材料力学和机械工程领域新型超轻多功能材料的研究具有重要参考价值。
《国际机械系统动力学学报(英文)》(International Journal Mechanical System Dynamics, IJMSD )由来自18个国家的21位院士、17位国际学会主席、20位国际期刊主编等69位科学家和国际出版巨头美国Wiley出版社合作创立。IJMSD 旨在为用机械系统动力学科学与技术为提升现代装备设计、制造、试验、评估和使用全生命周期性能提供先进的理论、软件、方法、器件、标准,为全球科学家和工程专家提供广泛的机械系统动力学国际交流平台。IJMSD 强调从“系统”视角及系统级工具理解动力学,所涉及的机械系统不仅包括各种不同尺度的机械系统和结构,还包括具有多物理场/多学科特征的综合机械系统。
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