三維形變材料
關(guān)注創(chuàng)建者：金fanfan銀fanfan 創(chuàng)建時(shí)間：2019-01-18
三維形變材料的視頻教程
ABAQUS-三維復(fù)合材料裂紋擴(kuò)展失效模擬（XFEM）
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了帶孔三維層疊復(fù)合材料在拉伸載荷下產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展的過程，復(fù)合材料屬性通過 Engineering Cosntant定義，采用C3D8R單元，定義XFEM裂紋，并定義了 Traction-Maxps 材料失效準(zhǔn)則，及基于能量的裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則，由于中央橢圓孔的應(yīng)力集中，裂紋在孔的兩側(cè)產(chǎn)生。
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纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料(CFRP)三維切削模型
ABAQUS 三維細(xì)觀纖維增強(qiáng)復(fù)合材料切削模型 帶最大應(yīng)力或者3Dhashin子程序，有需要聯(lián)系作者
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基于abaqus_VUMAT建立三維Hashin失效準(zhǔn)則的復(fù)合材料拉伸模型
課程主要內(nèi)容 (1) VUMAT整體講解 (2) 三維Hashin子程序逐行講解，包括初始失效準(zhǔn)則，剛度退化，單元?jiǎng)h除 (3) 單軸模型的建立與結(jié)果分析，根據(jù)結(jié)果改進(jìn)子程序 (4) abaqus自帶的二維Hashin失效準(zhǔn)則與模型的建立 (5) 三維Hashin的VUMAT與abaqus自帶的二維Hashin失效準(zhǔn)則對(duì)比與分析 (6) 基于三維Hashin建立不同鋪層角度的層合板
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三維形變材料的實(shí)例教程
近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院杜學(xué)敏副研究員團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種離子交聯(lián)型水凝膠，首次報(bào)道了通過生物兼容性離子（Na+/Ca2+）觸發(fā)水凝膠可控三維形變，并揭示了其內(nèi)外反轉(zhuǎn)三維可逆形變機(jī)制。相關(guān)研究結(jié)果以論文“Inside-Out 3D Reversible Ion-Triggered Shape-Morphing Hydrogels”（離子觸發(fā)內(nèi)外反轉(zhuǎn)三維可逆形變水凝膠）在Science合作期刊Research上在線發(fā)表（Research, 2019, DOI: 10.1155/2019/6398296）。
【成果簡介】
近年來，仿生可控三維形變材料在組織工程與人工器官等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但傳統(tǒng)材料要么欠缺可控形變能力，要么刺激調(diào)控手段面臨安全性挑戰(zhàn)，由此極大限制了傳統(tǒng)生物材料醫(yī)學(xué)應(yīng)用。如何成功實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)生物材料的可控三維形變，及采用生物相容性手段調(diào)控形變，仍是材料生物學(xué)應(yīng)用面臨的一大難題。
為解決該挑戰(zhàn)，杜學(xué)敏研究團(tuán)隊(duì)基于前期在材料可控形變設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)（Advanced Materials, 2017, 29, 1702231；Advanced Materials Technologies, 2017, 2, 1700120；Advanced Functional Materials, 2018, 28, 1801027），創(chuàng)新性地仿生自然中觸之形變植物的構(gòu)造原理，通過表面定向排列微陣列結(jié)構(gòu)與自上而下的梯度交聯(lián)設(shè)計(jì)結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)鈣離子交聯(lián)的海藻酸鈉水凝膠可控三維形變。將所得螺旋形水凝膠置于0.1 M NaCl溶液中，發(fā)現(xiàn)三維螺旋形會(huì)逐漸變形為二維平面結(jié)構(gòu)，最終結(jié)構(gòu)進(jìn)一步反轉(zhuǎn)形成微通道朝外的反向三維螺旋結(jié)構(gòu)。
展開 最高精度，線性度0.001%到0.1%，分辨率0.5nm到0.1mm
最大量程，130um-2000mm，最遠(yuǎn)可測距離1mm到4000mm
最小尺寸，直徑6mm
最高采樣速度，2kHz到400kHz
最高可耐溫度，2200℃超高溫表面可測
應(yīng)用
在線檢測
? 平整度監(jiān)控
? 涂膠高度測量
? 翹曲度監(jiān)控
位移測量
? 主軸跳動(dòng)
? 仿生肌肉
形貌測量
? 沖壓\磨損形貌
? 板材厚度
? 材料熱變形
? 鋼軌形狀
振動(dòng)測試
? 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)\風(fēng)洞試驗(yàn)
? 沖擊試驗(yàn)
? 模態(tài)分析
上海思信科學(xué)儀器有限公司面向全國各大高校、科研單位提供檢測及實(shí)驗(yàn)用高精密儀器。
主營產(chǎn)品包括：激光位移傳感器、色散共焦位移計(jì)、高速攝像機(jī)、紅外熱像儀、激光測振儀、光學(xué)形變測量儀、激光剪切散斑干涉儀；日本YAMATO實(shí)驗(yàn)室通用設(shè)備、YAMAOT等離子刻蝕/清洗機(jī)、YAMAOT等離子灰化裝置、YAMAOT噴霧干燥機(jī)等；各種顯微鏡、內(nèi)窺鏡。
電話：021-31177311
E-mail：sparkshi@think-foucus.com
展開 三維打印機(jī)在制造業(yè)的每個(gè)角落都帶來了重大進(jìn)展：科學(xué)家們已經(jīng)使用它來設(shè)計(jì)人體組織、打印橡膠材料、降低無人機(jī)對(duì)地面人員的危險(xiǎn)程度等等，最近，3D打印還創(chuàng)造了一種比鋼強(qiáng)10倍的輕質(zhì)材料，其密度只有鋼的1/20。
這項(xiàng)創(chuàng)造來自于麻省理工學(xué)院的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，基于3D打印物體的技術(shù)，在打印之后對(duì)原有物體進(jìn)行轉(zhuǎn)化，比如變顏色、形狀、尺寸和其他物理與化學(xué)性質(zhì)。
這種物體由含有TTC的化學(xué)基團(tuán)的特殊聚合物組成。每個(gè)TTC都像“折疊的手風(fēng)琴”，當(dāng)暴露在藍(lán)色LED燈下時(shí)，這些材料可以被激活。然后，新的單體分子將其自身附著到聚合物上，從而給物體提供新的屬性：軟的物體可能會(huì)變硬，或者顏色也可以被改變，如果加入某些單體聚合物，當(dāng)處于一定的溫度條件下，這種物體能夠膨脹或收縮。
麻省理工學(xué)院化學(xué)副教授Jeremiah Johnson說：“我們的想法是，材料可以被打印，也可以被使用，利用光元素，將材料變成其他材料，或者讓材料進(jìn)一步生長。”
這一方法可以為制造商開辟新的大門，使他們能夠輕松地創(chuàng)建適用于建筑或醫(yī)藥等領(lǐng)域的材料。
據(jù)了解，過去有研究人員曾嘗試過類似的方法。去年，哈佛大學(xué)的科學(xué)家們推出了所謂的“4D打印”技術(shù)，這是一種將3D打印物體浸在水中，使其改變形狀的方法。（在這種情況下，第四個(gè)維度是時(shí)間）
4D打印
目前，該技術(shù)存在一個(gè)限制：由于使用的催化劑的性質(zhì)，它需要一個(gè)沒有氧氣的環(huán)境。研究人員正在努力改進(jìn)，使其可以在露天環(huán)境中使用。
來源：CNET科技資訊網(wǎng)
展開 這項(xiàng)技術(shù)或?qū)⒂兄诿枋龇蔷嘧?em>材料的光學(xué)性質(zhì)與局域變形之間的關(guān)聯(lián)。
文獻(xiàn)鏈接：Distortion of Local Atomic Structures in Amorphous Ge-Sb-Te Phase Change Materials（Phy. Rev. Lett.，2018，DOI：10.1103/PhysRevLett.120.205502）
近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控中心杜學(xué)敏研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種天然高分子水凝膠材料三維形態(tài)可控編輯新策略：通過交聯(lián)梯度與尺寸效應(yīng)協(xié)同調(diào)控殼聚糖水凝膠三維形變，并揭示其可控三維形變力學(xué)機(jī)制。相關(guān)論文以《單組分天然多糖水凝膠形態(tài)編輯》（Editing the Shape Morphing of Mono-component Natural Polysaccharide Hydrogel Films）為題在Science合作期刊Research（Research, 2021, 2021, 9786128. DOI: 10.34133/2021/9786128）上在線發(fā)表，客座學(xué)生胡豪和深圳先進(jìn)院黃超博士為本文的共同第一作者，深圳先進(jìn)院喻學(xué)鋒研究員和Massimiliano Galluzzi副研究員、浙江大學(xué)肖銳研究員為論文的共同作者，杜學(xué)敏研究員和湘潭大學(xué)葉強(qiáng)博士是該論文共同通訊作者。
近年來，可控三維形變高分子材料在生物電子、醫(yī)用機(jī)器人、組織工程與人工器官等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但具有良好生物相容特性的傳統(tǒng)材料要么欠缺形變能力，要么實(shí)現(xiàn)可控形變的方法極其復(fù)雜，極大限制這類生物材料的實(shí)際應(yīng)用。如何通過簡單易行且具普適性的策略實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)生物材料的可控三維形變，仍是這類材料在生物醫(yī)學(xué)醫(yī)用領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
為此，杜學(xué)敏研究團(tuán)隊(duì)基于前期仿生含羞草可控三維形變工作基礎(chǔ)（Matter, 2019, 1, 626; Adv. Mater. 2017, 29, 1702231; Research, 2019, 2019, 6398296; Adv. Funct.
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三維形變材料的最新內(nèi)容
<p class="ql-align-center"><strong>織物結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成的兩種思路</strong></p><p>首先介紹一下什么是結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。這個(gè)結(jié)構(gòu)不是力學(xué)里面結(jié)構(gòu)的概念，在流體網(wǎng)格講的比較多。所謂結(jié)構(gòu)化，指的是生成網(wǎng)格的基本型面和節(jié)點(diǎn)布置，由明確的映射關(guān)系，可以得到符合規(guī)律的網(wǎng)格（一般指的四邊形、六面體）。</p><p>我們在前面文章介紹了三維機(jī)織（2.5D）復(fù)合材料的基本概念
三維機(jī)織復(fù)合材料簡介
三維機(jī)織又稱2.5D，和平面機(jī)織材料相比，它的經(jīng)紗可以穿越厚度方向的其他層，上下交織，經(jīng)緯互鎖。
這種結(jié)構(gòu)本質(zhì)上還是由經(jīng)緯兩組紗構(gòu)成，但是又具有了厚度方向紗線，因此稱2.5D。
這種結(jié)構(gòu)的好處就是經(jīng)緯互鎖，層層交聯(lián)，抗分層特性好。
層合板確實(shí)容易分層，但是成型前層層不相干，實(shí)際制造中逐層鋪貼過程可以讓樹脂和纖維充分浸潤。或者直接每層制成預(yù)浸料
功能梯度多孔材料（FGM）通過梯度調(diào)控孔隙率，實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能的連續(xù)分布，其彈性模量、強(qiáng)度等呈均勻變化。通過建立梯度多孔結(jié)構(gòu)有限元模型，解析梯度參數(shù)對(duì)應(yīng)力場及失效機(jī)制的影響，突破傳統(tǒng)試驗(yàn)限制，優(yōu)化設(shè)計(jì)。該研究對(duì)航空熱防護(hù)及生物醫(yī)用仿生植入體等功能化結(jié)構(gòu)具有重要價(jià)值。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維梯度功能材料多孔結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)梯度結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行軸心受壓力學(xué)仿真模擬。
1、根據(jù)論文《Three-dimensional modeling of fracture in quasi-brittle materials using plasticity and cohesive finite elements》DOI:https://doi.org/10.1007/s10704-021-00514-1 編寫的cohesive單元本構(gòu)
2、適用于三維模型
3、
多孔結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于過濾、催化、能量吸收等領(lǐng)域?；赩oronoi圖的方法通過調(diào)整生成點(diǎn)的位置和密度，控制多孔結(jié)構(gòu)的孔隙大小和分布，可用于模擬自然界中的多孔介質(zhì)，如泡沫金屬、骨小梁等。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維多孔材料。
首先采用CAD Voronoi 3D插件建立圓柱體試件晶粒模型。
白光干涉儀在測量材料表面三維形貌方面的應(yīng)用非常廣泛，它通過非接觸式測量方法，能夠提供高精度的表面形貌數(shù)據(jù)。以下是白光干涉儀在測量三維形貌時(shí)的一些關(guān)鍵應(yīng)用和特點(diǎn)：
1. 高精度測量：白光干涉儀能夠提供亞納米級(jí)的測量精度，非常適合于納米或亞納米級(jí)別的超高精度加工領(lǐng)域的檢測需求。它在同等放大倍率下的測量精度和重復(fù)性都高于共聚焦顯微鏡和聚焦成像顯微鏡 。
2. 非接觸式測量：作為一種非接觸式測量技術(shù)
原文摘要：
本文研究了一種新型三維（三維）晶格超材料的隔振性能和耐撞性，該材料的單元由一個(gè)空心菱形十二面體和六個(gè)圓柱管組成。由于超材料中存在帶隙，可以抑制三維超材料中彈性波的傳輸。同時(shí)，當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，三維超材料可以通過塑性變形來吸收破碎能量。研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)新型三維超材料的帶隙特征和碰撞行為的影響。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)參數(shù)在確定帶隙特征和碰撞行為方面起著至關(guān)重要的作用。因此，通過合理地調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)
來源 | ACS Applied Materials Interfaces
01
背景介紹
隨著現(xiàn)代智能電子和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，開發(fā)具有高功率密度和小型化的新型電子器件成為人們研究的熱點(diǎn)。聚合物基復(fù)合材料具有易于加工、良好的電絕緣性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，是新型設(shè)備中應(yīng)用最多的材料。然而，聚合物基復(fù)合材料的低導(dǎo)熱性和高溫穩(wěn)定性差限制了其應(yīng)用范圍為了獲得更高的散熱能力
來源 |
Journal of Colloid And Interface Science
01
背景介紹
隨著第五代通信、大功率集成芯片和鋰離子電池的發(fā)展，對(duì)散熱提出了更高的要求，促使對(duì)導(dǎo)熱絕緣熱界面材料(TIMs)的需求快速增長。高分子材料以其優(yōu)異的可加工性、重量輕、成本低等特點(diǎn)受到人們的青睞
孔隙結(jié)構(gòu)
在comsol內(nèi)生成球體或立方體結(jié)構(gòu)的多孔材料結(jié)構(gòu)：
comsol泡沫結(jié)構(gòu)，泡沫球體顆粒占比80%：
建模方法
采用陣列式隨機(jī)分布，生成符合規(guī)定比例的隨機(jī)孔洞。模型采用CAD隨機(jī)孔隙3D插件生成，然后將多孔結(jié)構(gòu)3D模型導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)。
插件鏈接
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1890691
