第1章緒論(1)
1.1超材料的起源和分類(1)
1.2增材制造超材料(2)
1.3激光選區(qū)熔化(5)
1.4本書大綱(7)
第2章力學(xué)超材料(9)
2.1拓?fù)鋬?yōu)化力學(xué)超材料與增材制造(9)
2.1.1引言(9)
2.1.2拓?fù)鋬?yōu)化方法(11)
2.1.3制備與設(shè)計(jì)(12)
2.1.4SLM制造精度(13)
2.1.5應(yīng)力應(yīng)變曲線和變形行為(16)
2.1.6應(yīng)力分布預(yù)測(cè)(19)
2.1.7力學(xué)性能(21)
2.1.8能量吸收能力(22)
2.1.9結(jié)論(24)
2.2拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)與4D打印活性力學(xué)超材料(24)
2.2.1引言(24)
2.2.2材料建模(26)
2.2.3形變計(jì)算(27)
2.2.44D打印*材料拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)(29)
2.2.5數(shù)值示例(33)
2.2.6討論(37)
2.2.7結(jié)論(39)
2.3仿竹子力學(xué)超材料及其增材制造(39)
2.3.1引言(39)
2.3.2壓縮力學(xué)建模方法(40)
2.3.3設(shè)計(jì)原理(42)
2.3.4數(shù)值優(yōu)化(44)
2.3.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及機(jī)理分析(47)
2.3.6結(jié)論(53)
第3章聲學(xué)超材料(55)
3.13D打印低頻聲學(xué)超材料(55)
3.1.1引言(55)
3.1.2設(shè)計(jì)策略(56)
3.1.3理論和有限元分析(57)
3.1.4適應(yīng)性吸聲性能(64)
3.1.5寬頻吸聲(67)
3.1.6結(jié)論(68)
3.2類水五模超材料的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(68)
3.3寬頻多相PM的設(shè)計(jì)與仿真(74)
3.4一種新型寬頻多相PM實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(81)
3.4.1引言(81)
3.4.2多相PM器件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(82)
3.4.3多相配置的優(yōu)勢(shì)(84)
3.4.4結(jié)論(87)
第4章熱學(xué)超材料(88)
4.1引言(88)
4.2傳熱模擬(89)
4.3力學(xué)模擬(90)
4.4設(shè)計(jì)原理(91)
4.5傳熱性能(92)
4.6壓降和熱效率指數(shù)(94)
4.7能量吸收(95)
4.8與其他力學(xué)超材料比較(99)
4.9結(jié)論(100)
第5章生物超材料(101)
5.1一種降低增材制造多孔金屬生物材料應(yīng)力屏蔽效應(yīng)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)
策略(101)
5.1.1引言(101)
5.1.2點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(102)
5.1.3有限元方法(104)
5.1.4設(shè)計(jì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的彈性響應(yīng)(106)
5.1.5形態(tài)分析(109)
5.1.6力學(xué)性能(114)
5.1.7計(jì)算驗(yàn)證(114)
5.1.8仿人骨功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(117)
5.1.9結(jié)論(120)
5.2激光選區(qū)熔化多孔金屬骨支架材料的定制力學(xué)響應(yīng)和質(zhì)量傳輸
特性(122)
5.2.1引言(122)
5.2.2多孔生物材料設(shè)計(jì)(124)
5.2.3計(jì)算方法和滲透率測(cè)試(127)
5.2.4顯微形貌(129)
5.2.5力學(xué)響應(yīng)(133)
5.2.6質(zhì)量傳輸特性(136)
5.2.7金剛石五模超材料骨支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)(140)
5.2.8結(jié)論(144)
5.33D打印仿生超材料骨支架(145)
5.3.1引言(145)
5.3.2海膽棘特征及仿生支架設(shè)計(jì)(146)
5.3.33D打印仿生支架的形態(tài)表征(148)
5.3.4仿生支架的力學(xué)性能和傳質(zhì)性能(148)
5.3.5仿生支架體外生物活性分析(151)
5.3.6仿生支架體內(nèi)生物活性分析(154)
5.3.7結(jié)論(156)
第6章微晶格超材料(157)
6.1各向異性啟發(fā)、模擬引導(dǎo)設(shè)計(jì)和3D打印的具有定制力學(xué)傳質(zhì)性能
的微晶格超材料(157)
6.1.1引言(157)
6.1.2原子與空間變換激發(fā)的微晶格超材料(158)
6.1.3幾何特征(159)
6.1.4與方向相關(guān)的彈性響應(yīng)(161)
6.1.5取向相關(guān)的傳質(zhì)性能(163)
6.1.6協(xié)同作用下的彈性響應(yīng)和傳質(zhì)性能(165)
6.1.7SLM 3D打印及實(shí)驗(yàn)測(cè)試(166)
6.1.8梯度取向的微晶格超材料(168)
6.1.9微晶格取向?qū)αW(xué)性能和滲透率的影響(168)
6.1.10結(jié)論(171)
6.2一種受HallPetch關(guān)系啟發(fā)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略解耦微晶格
超材料(172)
6.2.1引言(172)
6.2.2受織構(gòu)啟發(fā)的微晶格超材料設(shè)計(jì)(173)
6.2.3微晶格的制造精度(176)
6.2.4力學(xué)性能的HallPetch關(guān)系(177)
6.2.5傳質(zhì)性能的HallPetch關(guān)系(179)
6.2.6力學(xué)性能和傳質(zhì)性能的解耦與優(yōu)化(183)
6.2.7分層微晶格骨支架設(shè)計(jì)(184)
6.2.8結(jié)論(184)
第7章板格超材料(187)
7.1具有半開(kāi)孔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的增材制造板格超材料的可調(diào)諧
力學(xué)性能(187)
7.1.1引言(187)
7.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和有限元建模(188)
7.1.3板格超材料的可調(diào)力學(xué)性能(194)
7.1.4結(jié)論(206)
7.2激光選區(qū)熔化制備Ti6Al4V板格支架的各向異性力學(xué)
和質(zhì)量傳輸性能(207)
7.2.1引言(207)
7.2.2各向異性板格超材料和實(shí)驗(yàn)方法(208)
7.2.3各向異性板格超材料的機(jī)械和質(zhì)量傳輸性能(213)
7.2.4板格支架和人體骨骼的力學(xué)和質(zhì)量傳輸性能比較(222)
7.2.5結(jié)論(224)
第8章商業(yè)前景和未來(lái)研究方向(226)
參考文獻(xiàn)(228)