3D打印仿生结构力学测试及性能优化研究开题报告

全文总字数：4065字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

随着材料技术的发展与进步，仿生材料也逐渐渗透到生产生活的各个方面展现出重要的作用。仿生材料是指模仿生物的各种特点或特性而开发研制的材料。当前的生物系统以及生物个体，都经过亿万年的演化从而适应当前的生态环境。在生态系统自然的选择和淘汰中，这些生物展现出比人工材料更加精巧的结构以及一些特殊性能。这些生物材料特点和性能也为当前材料科学发展与应用提供新的思路。尽管当前科研人员们通过多种方法尝试制备了一些仿生材料，但是有些特殊的结构特征比如不均匀的空间分布和取向等，很难用传统的材料制备方法来进行精确地模拟。

随着3d打印技术日趋成熟，对于仿生材料的制备也有了新的方法。3d打印仿生材料的优势就在于通过计算机建模技术的辅助在快速打印成型的同时也能保持很高的打印精度。不仅如此，3d打印的方式与自然界中生物形成过程类似，所以采用这种方法制备的仿生材料在结构上也能更贴近天然材料。3d打印在控制制备材料局部细节的同时，也可以保持结构的复杂度和功能的特殊性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

目前结合题目需要完成基本内容包括结合3d打印技术设计力学性能增强型仿生结构、通过查阅相关文献调研总结当前存在问题、多方面论证仿生结构设计方案、建立神经网络预测模型、使用相应的力学测试设备进行力学实验。基本目标包括建立合理的解析和有限元模型、模拟仿真力学实验、完成论文撰写、完成相关实验设计。

2.2研究目标

3. 研究计划与安排

1-4周：完成文献阅读以及外文翻译工作，明确研究内容。

其中对于文献需要了解3d打印技术、仿生材料应用、神经网络预测模型以及力学性能实验仿真和测试的方法等方面。及时与老师沟通翻译和方案设计中遇到的问题，完成开题报告撰写。开题报告中需要明确设计方法，清晰后续工作任务做好时间划分，同时需要对开题报告和翻译进行内容修改和格式规范。

5-8周：完善技术方法，完成基本软件安装以及其使用方法。确定力学实验方法、了解并掌握力学实验仿真过程，并且结合有限元分析方法对仿生材料力学性能进行分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]周伟民; 夏张文; 王涵; 闵国全. 仿生增材制造. 微纳电子技术 2018-05-04.[2]赵彻. 异质材料与微结构耦合仿生设计及其3d打印.吉林大学 2017-06-01.[3]lorenzo mencattelli;;silvestre t. pinho. ultra-thin-ply cfrp bouligand bio-inspired structures with enhanced load-bearing capacity, delayed catastrophic failure and high energy dissipation capability. composites part a 2019-12-11.[4] zhe hui;yang zhang;gang chen. aerodynamic performance investigation on a morphing unmanned aerial vehicle with bio-inspired discrete wing structures.aerospace science and technology 2019-12-10.[5]ngoc san ha;;guoxing lu.a review of recent research on bio-inspired structures and materials for energy absorption applications. composites part b 2019-10-08.

[6]张靓,赵宁,徐坚.仿生材料3d打印[j].中国材料进展,2018,37(06):419-427.

[7]全小雨. 3d打印仿生材料上zno薄膜生长及生物特性研究[d].长春理工大学,2017.