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基于地质矿物启发的穿戴结构设计与增材制造
被引量：
1
1
作者
郝亮
何萌
+16 位作者
潘瑞琪
王一婧
李思萌
蒋振宇
李妍
李正
殷杰
孙庆磊
石斌
韩光超
刘富初
蒋宏勇
熊玮
黄朝晖
肖人彬
宋怀兵
郭珏
《宝石和宝石学杂志（中英文）》
CAS
2022年第5期258-268,共11页
基于地质矿物启发可将地球上自然存在的材料结构和生物功能作为灵感来源去观察、设计、制造和应用,能为研究者提供原始创新思路与迭代优化方法,促进高性能、高持久、高附加值的绿色低碳生态产品研发,不仅提升人们的美好生活水平,同时保...
基于地质矿物启发可将地球上自然存在的材料结构和生物功能作为灵感来源去观察、设计、制造和应用,能为研究者提供原始创新思路与迭代优化方法,促进高性能、高持久、高附加值的绿色低碳生态产品研发,不仅提升人们的美好生活水平,同时保护地球的宜居环境。本文首次提出地质启发的先进制造理念(Geo-inspired Advanced Manufacturing),基于生物地质矿物材料与结构分析,利用增材制造成形技术探索可穿戴结构创新设计及其产品研发应用。本研究以玻璃海绵为地质矿物结构启发对象,分析其矿物材料组成、结构以及性能,依此为原始创新思路来设计并优化仿生玻璃海绵孔状晶格结构,基于高性能钛合金增材制造技术,加工成形高强度、耐疲劳、轻质可穿戴结构;并进一步以手部穿戴健康时尚产品的需求与特点,提出基于增材制造技术的地质矿物启发产品设计制造方法,探究了玻璃海绵结构在手指和腕掌关节固定产品的设计创新与研发方向。最后,对基于地质矿物启发的可穿戴结构创新设计与增材制造研究方向进行了分析与展望,探讨了多功能高性能手部穿戴产品研发与可制造性,以及利用宝石材料与首饰创作提升产品时尚与装饰价值的可行性。
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关键词
地质矿物
增材制造
玻璃海绵
穿戴结构设计
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职称材料
含黏弹性夹芯FG-GRC后屈曲梁的低速冲击响应
被引量：
1
2
作者
金其多
任毅如
+1 位作者
胡绚
蒋宏勇
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期194-204,共11页
研究了含黏弹性夹芯的功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene reinforced composite,FG-GRC)后屈曲梁在低速跌落冲击下的跳跃振荡行为.采用修正Halpin-Tsai细观模型预测FG-GRC的材料宏观属性.使用赫兹点接触模型确...
研究了含黏弹性夹芯的功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene reinforced composite,FG-GRC)后屈曲梁在低速跌落冲击下的跳跃振荡行为.采用修正Halpin-Tsai细观模型预测FG-GRC的材料宏观属性.使用赫兹点接触模型确定冲击器和梁之间的接触力.提出了考虑轴向预应力的复合材料层本构关系和阻尼层的Kelvin型黏弹性本构.通过一种广义高阶剪切变形锯齿梁模型建立夹芯梁的非线性位移场.基于Hamilton能量变分原理,推导了动力学控制方程组.通过两步分析,首先获得弹性后屈曲平衡路径作为冲击问题的初始状态.随后,结合四阶龙格库塔法,拓展了两步摄动−伽辽金法计算接触力的时程曲线以及后屈曲梁的位移时程曲线.研究了后屈曲梁在单次和两次撞击下双稳态大幅振荡过程的动力学特征.讨论了轴向载荷、冲击速度、黏弹性阻尼特性、冲击器材料等因素对于碰撞接触力以及后屈曲梁动力响应的影响规律.结果表明,接触力仅对冲击速度较为敏感,一定的结构碰撞参数设计可以在接触力变化不大的情况下,使得后屈曲梁由单势能阱运动转变为双阱大幅振荡.
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关键词
低速冲击
后屈曲梁
FG-GRC
跳跃振荡
黏弹性
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职称材料
题名
基于地质矿物启发的穿戴结构设计与增材制造
被引量：
1
1
作者
郝亮
何萌
潘瑞琪
王一婧
李思萌
蒋振宇
李妍
李正
殷杰
孙庆磊
石斌
韩光超
刘富初
蒋宏勇
熊玮
黄朝晖
肖人彬
宋怀兵
郭珏
机构
中国地质大学珠宝学院
湖北省珠宝工程技术研究中心
湖北工业大学土木建筑与环境学院
中国地质大学机械与电子信息学院
华中科技大学机械科学与工程学院
华中科技大学人工智能与自动化学院
中国地质大学材料与化学学院
英国拉夫堡大学创新设计研究院
出处
《宝石和宝石学杂志（中英文）》
CAS
2022年第5期258-268,共11页
基金
国家自然基金项目(No.51675496)
国家自然基金中英国际交流合作项目(No.5191101701)
+1 种基金
武汉市科技局前资助项目(No.2020010601012172,No.2022020801010196)
中国地质大学(武汉)珠宝检测技术创新中心开放基金CIGTXM-01-202001(湖北省工程技术研究中心项目),文章编号CIGTWZ-2022025。
文摘
基于地质矿物启发可将地球上自然存在的材料结构和生物功能作为灵感来源去观察、设计、制造和应用,能为研究者提供原始创新思路与迭代优化方法,促进高性能、高持久、高附加值的绿色低碳生态产品研发,不仅提升人们的美好生活水平,同时保护地球的宜居环境。本文首次提出地质启发的先进制造理念(Geo-inspired Advanced Manufacturing),基于生物地质矿物材料与结构分析,利用增材制造成形技术探索可穿戴结构创新设计及其产品研发应用。本研究以玻璃海绵为地质矿物结构启发对象,分析其矿物材料组成、结构以及性能,依此为原始创新思路来设计并优化仿生玻璃海绵孔状晶格结构,基于高性能钛合金增材制造技术,加工成形高强度、耐疲劳、轻质可穿戴结构;并进一步以手部穿戴健康时尚产品的需求与特点,提出基于增材制造技术的地质矿物启发产品设计制造方法,探究了玻璃海绵结构在手指和腕掌关节固定产品的设计创新与研发方向。最后,对基于地质矿物启发的可穿戴结构创新设计与增材制造研究方向进行了分析与展望,探讨了多功能高性能手部穿戴产品研发与可制造性,以及利用宝石材料与首饰创作提升产品时尚与装饰价值的可行性。
关键词
地质矿物
增材制造
玻璃海绵
穿戴结构设计
Keywords
geo-inspiration
additive manufacturing
glass sponge
wearable structural design
分类号
TS93 [轻工技术与工程]
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职称材料
题名
含黏弹性夹芯FG-GRC后屈曲梁的低速冲击响应
被引量：
1
2
作者
金其多
任毅如
胡绚
蒋宏勇
机构
湖南大学机械与运载工程学院
湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期194-204,共11页
基金
工信部基础产品创新科研项目(237099000000170008)
国家自然科学基金项目(11402011)资助。
文摘
研究了含黏弹性夹芯的功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene reinforced composite,FG-GRC)后屈曲梁在低速跌落冲击下的跳跃振荡行为.采用修正Halpin-Tsai细观模型预测FG-GRC的材料宏观属性.使用赫兹点接触模型确定冲击器和梁之间的接触力.提出了考虑轴向预应力的复合材料层本构关系和阻尼层的Kelvin型黏弹性本构.通过一种广义高阶剪切变形锯齿梁模型建立夹芯梁的非线性位移场.基于Hamilton能量变分原理,推导了动力学控制方程组.通过两步分析,首先获得弹性后屈曲平衡路径作为冲击问题的初始状态.随后,结合四阶龙格库塔法,拓展了两步摄动−伽辽金法计算接触力的时程曲线以及后屈曲梁的位移时程曲线.研究了后屈曲梁在单次和两次撞击下双稳态大幅振荡过程的动力学特征.讨论了轴向载荷、冲击速度、黏弹性阻尼特性、冲击器材料等因素对于碰撞接触力以及后屈曲梁动力响应的影响规律.结果表明,接触力仅对冲击速度较为敏感,一定的结构碰撞参数设计可以在接触力变化不大的情况下,使得后屈曲梁由单势能阱运动转变为双阱大幅振荡.
关键词
低速冲击
后屈曲梁
FG-GRC
跳跃振荡
黏弹性
Keywords
low-velocity impact
post-buckled beam
FG-GRC
snap-through oscillation
viscoelastic
分类号
O347.1 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于地质矿物启发的穿戴结构设计与增材制造
郝亮
何萌
潘瑞琪
王一婧
李思萌
蒋振宇
李妍
李正
殷杰
孙庆磊
石斌
韩光超
刘富初
蒋宏勇
熊玮
黄朝晖
肖人彬
宋怀兵
郭珏
《宝石和宝石学杂志（中英文）》
CAS
2022
1
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职称材料
2
含黏弹性夹芯FG-GRC后屈曲梁的低速冲击响应
金其多
任毅如
胡绚
蒋宏勇
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
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