熱膨脹系數(shù)可設計的點陣結構研究取得新進展
時間：2021-04-15 09:44:02學院：先進結構技術研究院學校：北京理工大學
方岱寧院士課題組近期在點陣結構的熱膨脹性能設計方面取得突破，相關結果2016年1月發(fā)表在固體力學頂級期刊JMPS上(86卷，173-191頁)。
對于在溫度急劇變化環(huán)境中工作的大型結構，例如對地觀測衛(wèi)星的支架平臺等，材料熱脹冷縮可能導致結構的過大變形，從而影響平臺功能的穩(wěn)定性。由于材料熱膨脹系數(shù)可調節(jié)范圍有限，因此單純的材料設計對控制溫度變形的作用很有限。本研究的結果顯示在結構設計時采用熱膨脹系數(shù)不同的若干種材料進行組合，可以做到熱膨脹系數(shù)的跨量級調節(jié)，實現(xiàn)結構溫度變形的可控設計。
圖1 熱膨脹系數(shù)接近于零的點陣結構
本研究基于三角形基本結構，設計了由鋁合金與不銹鋼兩種熱膨脹系數(shù)不同的常用工程材料組成的二維點陣結構。通過幾何尺寸和角度設計，可以實現(xiàn)熱膨脹系數(shù)從正到負的調節(jié)，甚至可以設計制造出熱膨脹系數(shù)接近于零的所謂零膨脹結構。在此基礎上，提出了一種廣義不動點方法，可以針對大型結構進行熱膨脹系數(shù)設計，得到所需的不動點、線或面，為實際工程結構的零膨脹設計提供了指導。
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