导读:本文包含了理想材料结构论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:第一性原理计算,理想强度,结构搜索,超硬材料
理想材料结构论文文献综述
臧臣蓬[1]（2015）在《新型超硬材料理想强度的研究及结构解析方法的探索》一文中研究指出本文首先使用第一性原理计算的方法深入研究了一系列由过渡金属元素和轻元素组成的化合物,从理论上计算分析此材料能否如人们预期般的是新型超硬材料。我们不仅计算了它们的结构参数,还仔细计算了它们在压头正压力下的应力应变表现。作为特例,我们分析了实验合成的WB_4材料在结构解析时遇到的困难,并计算了文献中提出的用于解释WB_4实验结果的新结构WB_3的各种性质。最后我们提出了一种结合第一性原理计算、遗传算法结构搜索的结构解析的新方法。我们在第一章中简要介绍了论文工作涉及到的几种材料,并阐述了结构解析时的传统方法。在第二章中,我们就文中将要使用的计算方法作了一些说明。第叁章中我们研究了六种六方结构的铼硼,铼氮,铼碳化合物(Re,Re_3N,Re_2N,Re_2C,Re_2B,Re B_2)。这六种结构都是由过渡金属元素与轻元素组成的化合物,此类化合物中的价电子密度较高因此往往有很高体弹模量,与此同时其中的轻元素又能形成共价键网络提高材料的切变模量,加上相对较低的制备条件要求,过渡金属元素与轻元素的化合物被认为可能是制备成本较低的超硬材料,并引起了广泛的关注和研究。然而这类化合物的维氏刻压硬度测试结果并不让人满意。比如Re B_2在压头负载较小时硬度很高(>45GPa),满足了超硬材料的标准(40GPa),然而压头负载增大时硬度会急剧下降低,最终其饱和硬度不足20GPa。其余材料的与负载无关的饱和硬度都小于30GPa,无法达到超硬材料的标准。为了分析此类化合物硬度随着负载增加而下降以及最终饱和硬度较低的原因,我们全面地计算了这六种材料平衡结构的性质,理想拉伸强度,理想剪切强度和维氏刻压强度等力学性质,并仔细分析了在不同结构形变下材料的崩溃模式和断键过程。我们的计算显示,这六种材料的维氏刻压硬度都小于30GPa,不满足超硬材料的标准。相比于理想剪切强度,考虑压头产生的正压力的维氏刻压强度将减小大约20%。通过对微观的形变过程的分析,我们发现,由于这类材料往往具有很高的价电子密度,在受到单轴的正压力时会产生明显的侧向体积膨胀,而正是这个侧向的体积膨胀效应或加剧共价键断裂或改变结构变化过程,最终极大地减小材料的硬度。我们的发现很好地解释Re B_2在低负载区域(正压力小)硬度高而在高负载区域(正压力大)硬度低的现象。值得一提的是,我们在六种材料中都发现了侧向体积膨胀的现象,所以我们认为铼元素与轻元素组成的化合物很难成为超硬材料。第四章中我们研究了另一种由过渡金属元素与轻元素组成的化合物四硼化钨(WB_4)。在一系列过渡金属元素与轻元素组成的化合物中,WB_4是近年最热门的研究对象之一,由于其极高的轻元素组分,叁维的共价键网络容易出现,而这往往意味着更高的硬度,加上钨元素相对低廉的成本可以进一步降低制备成本,这使得众多理论和实验小组对WB_4产生浓厚的兴趣。在维氏刻压硬度实验中WB_4样品也确实展现出了超过包括Re B_2在内的同类材料的硬度(30GPa)。但是实验工作者提出的结构被证明是一种不稳定结构,随后人们提出了另一种可能的结构WB_3,然而WB_3是否就是实验中合成的样品的结构并没有定论,需要更多的理论计算,并将计算结果与实验结果进行细致地比较。另一方面,在第叁章中发现的压头正压力引发的侧向体积膨胀效应减弱材料硬度的现象是否在钨硼化合物中依然存在,也需要我们对材料在维氏刻压剪切形变下的结构演变过程进行分析。在本章中我们详细地计算了WB_3(Mo B_3)的结构参数以及各个方向上的理想剪切强度,并将压头产生的正压力考虑在计算中得到了此种材料的维氏刻压强度,最后我们还计算了此材料的归一化晶格常数比c/a随各向同性压力的变化关系。我们的结果表明,压头产生正压力会极大地削弱WB_3的强度(减小30%),其维氏刻压强度(22.3GPa)远低于Re B_2(27.6GPa),这与实验中WB_4样品硬度超过Re B_2的结果矛盾。另一方面,WB_3的归一化晶格常数比c/a随着压力的增加而递减,而实验中两者表现为正相关。综合这两个因素,我们认为WB_3结构并不是实验中合成的样品的结构,WB_4的实际结构仍需要进一步研究。通过对材料断裂模式的分析,我们在WB_3结构中同样发现了压头正压力引发的侧向体积膨胀效应,而此效应是材料硬度较低的重要原因。综合第叁章中对各种铼化物的研究,以及之后铁硼化合物,铬硼化合物的研究,我们认为压头正压力引发的侧向体积膨胀效应在过渡金属元素与轻元素组成的化合物中是普遍存在的,是此类材料的共性,会造成这类材料的强度大幅减弱,因此我们认为此类化合物很难成为超硬材料。第五章中我们提出了一种全新的结构解析的方法。传统的结构解析方法是一项困难的工作并且是很可能失败的,如在之前提到的WB_4的例子中,实验科学家起初提出的结构是一种不稳定结构,而之后提出的WB_3结构也与实验结果有多处矛盾。因此,面对层出不穷的新型材料,我们需要一种新的结构解析方法。在本章中介绍了我们自主开发的晶体结构解析软件包FXRD,此方法基于遗传算法结构搜索和第一性原理计算。FXRD可以在遗传算法找的可能结构中筛选出与实验X射线衍射谱匹配的结构,从而将理论与实验联系起来,最终可以在无参数条件下第一性地确定实验样品的结构。我们将介绍在FXRD中对X射线衍射谱的匹配度的定义,及各个模块的运行方式。作为特例,我们将对已知结构Re B_2进行结构解析。最后我们将尝试对未知材料BC_2N进行解析,经过我们的分析,我们提出了一种理想强度与实验值几乎相同的结构P43212-BC_2N。(本文来源于《上海交通大学》期刊2015-06-01）
黄建城,王鑫伟[2]（2013）在《基于理想弹塑性模型的复合材料结构耐撞性分析》一文中研究指出以含外倒角薄弱环节复合材料圆管的耐撞性分析为例,提出了基于理想弹塑性模型进行耐撞性设计分析的方法,并给出了等效参数的确定策略。研究表明:利用复合材料宏观力学理论计算得到复合材料圆柱壳的等效弹性常数,并结合有限元软件计算得到的临界屈曲应力,可以将复合材料圆管等效为各向同性材料圆管进行耐撞性设计分析;采用该数值模拟策略,能够以较少的计算量来预报复合材料圆管的耐撞性能,并使得在普通的计算机上进行全尺度复合材料飞行器结构的耐撞性设计分析成为可能。(本文来源于《材料工程》期刊2013年02期）
郭淑兰,王敏,吕苏华[3]（2009）在《热锻模具材料理想结构及其制造方法初探》一文中研究指出通过对热锻模的影响因素进行分析,提出热锻模材料的理想结构应包含基体区、工作区、过渡区3个部分。在普通热作模具钢表面用等离子弧喷涂优质耐热、耐磨的热作模具钢涂层,然后用电子束熔凝处理,使模具钢与涂层形成全面的冶金结合。采用这种先"喷"后"熔"的方式形成的热锻模材料理想结构将能大大提高其使用寿命。(本文来源于《锻压技术》期刊2009年01期）
潘梓诚[4]（2008）在《外压力下超硬材料BC2N结构与理想强度的第一性原理研究》一文中研究指出本论文主要采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究新型轻元素超硬材料BC_2N,并计算其结构参数、电子能带和理想强度、及其在外加压力下的物理性质。第一、二章简单介绍了相关的研究背景与理论基础知识。第叁章中我们结合总能和动力学声子的计算,研究不同立方相BC_2N在外加压力下的结构相变和稳定性。首先证明了不同的初始材料形式可以导致截然不同的合成途径,产生出最终的产物有着完全不同的物理性质。一种没有B-B键和N-N键的高密度立方相BC_2N在高压下显示了出众的结构稳定性,而一种包含断裂N-N键的低密度低对称性相则经历一个显着的结构变化过程:随着压力的增加,体积和键长都发生坍缩并伴随着从半金属到半导体的转变,且先是间接带隙然后是直接带隙。该工作还澄清了合成和描述BC_2N中一个疑惑的实验情形,通过声子色散和声速的计算结果同布里渊散射实验相比较,有力地确定了Solozhenko实验中得到的就是该低密度相结构。这些结果提供了对于立方相BC_2N在高压下的表现的全面理解,并揭示了立方相BC_2N的一些能在实验中加以验证的有趣性质。由于实验合成的低密度立方相BC_2N在纳米压痕硬度测量中显示了惊人的高硬度,这和它的低弹性模量形成鲜明的对比。在第四章中,我们通过第一性原理计算,同时考虑了硬度实验中压头下双向应力(垂直和切向应力)的影响,证明了这个奇特的现象可以归因于一种压头下的压力导致的结构硬化机理。它显着地加强了连接切变面上的弱原子键,极大地增强了切变强度。双向应力状态下产生的原子结构断裂模式在性质上不同于那些纯切变应力下的情况。这些结果对低密度立方相BC_2N在多种实验中显示的看似矛盾的结果首次提出了一个统一的理论解释。该工作对利用纳米刻压技术研究材料硬度提供了一种可靠的理论计算方法。第五章中我们检验两种高密度相BC_2N在立方和石墨型结构之间的转变以及它们的相对稳定性,这两种高密度立方相BC_2N在一个大范围的静压力下有几乎相同的晶体结构、晶格常数、热力学和晶格动力学性质以及状态方程。通过计算BC_2N立方(或石墨型)结构沿不同晶体方向上键的断开(或形成)的能量势垒,可以清楚地区分这两种相,由此对实验合成的高密度立方BC_2N的结构排布提供了重要的见解。我们还确定了一种石墨型结构作为合成高密度立方相的一种可能初始物,由它可以合成所有立方BC_2N结构中具有最大强度的立方BC_2N结构。第六章中我们首先建立了多种层状石墨结构BC_2N的可能的堆垛形式,然后确定了四种稳定的平衡结构,并计算其电子能带结构。计算结果清楚地表明了层状石墨结构BC_2N间接带隙的本质,并对在实验中观察到的带隙和价带顶附近的导带的色散提供了定量的说明,解决了石墨结构BC_2N电子带隙本质的争论。这些结果证明了石墨结构BC_2N中层与层之间的相互作用和堆垛方式的在决定石墨结构BC_2N的电子性质中起了至关重要的作用。(本文来源于《上海交通大学》期刊2008-06-01）
任莉[5]（2007）在《理想材料零件的结构优化设计》一文中研究指出理想材料零件是指按照零件的最佳使用功能要求来设计制造,由均质材料、呈梯度变化的组织成分、按一定规律分布的细结构材料甚至嵌入器件等构成,实现材料组织结构和零件性能最佳组合的零件。通过各组分材料之间的相互作用以及材料分布规律、几何外形和宏观性能的完美结合,满足着产品对零件日益增长的性能要求,达到节约资源的同时,大大提高了零件的整体性能,在航空航天、生物医学、机械电子等领域具有广泛的应用前景。由于理想材料零件是典型按需要设计制造的非均质材料零件,传统均质材料零件的设计理论和制造方法已经无法适用于理想材料零件,因此必须构建新的理想材料零件设计理论与制造方法。理想材料零件设计,是根据零件的功能要求,进行外部几何拓扑形状和内部材料组织与细结构的一体化(融合)设计,是理想材料零件数字化设计与制造中的关键环节之一。本论文针对于此展开,分别探讨了连续体结构优化设计和理想材料零件的材料优化设计,在此基础上构建了理想材料零件设计方法并将其应用于定型模冷却系统的优化设计。本论文首先探讨了基于无单元Galerkin法的连续体结构优化设计。通过实例得到了无单元法Galerkin中权函数及其相关参数的选取原则。以积分网格的高斯点厚度为设计变量,分别进行刚性结构、柔性机构和具有复杂形状工程零部件拓扑优化,不仅方便了初始设计域的离散而且提高了设计结果的精度。将无单元Galerkin法与形状优化相结合,通过建立边界轮廓变量与设计域内节点坐标的映射关系,实现了设计域及其内部节点的同步运动,彻底解决了形状优化过程中所出现的网格扭曲问题。在连续体结构拓扑优化的基础上,对孔洞的形状实施约束,构建了带规则几何约束的连续体结构拓扑优化模型,提出了一种基于区间松弛策略的渐进优化方法对模型进行求解。在此基础上,得到了带圆形孔洞约束的连续体结构形状和拓扑协同优化设计方法。该方法解决了拓扑优化过程中优化变量之间难以建立几何关联的问题。在理想材料零件设计域内引入虚拟节点,并以虚拟节点的材料体分比分布规律来表征零件的材料特征。应用改进的实编码遗传算法,得到了理想材料零件虚拟节点的材料体分比最优值。借用叁次B样条函数插值技术对材料优化结果进行曲线/面拟和,实现了理想材料零件的材料分布连续性和光滑性。在连续体结构优化设计以及理想材料零件材料优化设计的基础上,构建了理想材料零件设计方法。设定关键点来描述零件的几何边界特征,引入虚拟节点以表示零件的材料特征,定义零件内孔洞的数量为其拓扑特征,并建立材料特征、形状特征和拓扑特征叁者之间的函数映射关系,以描述不断变化的零件模型。对于确定拓扑的理想材料零件几何和材料并行设计,提出了可行方向法和遗传算法相结合的优化算法。采用基于目标函数敏度分析的插孔策略进行插孔,改变零件的拓扑构型。通过一系列拓扑构形情况下的理想材料零件几何和材料并行设计,得到了理想材料零件几何拓扑形状和材料分布的组合最优值,解决了其中的几何和材料耦合问题,实现了理想材料零件的材料与结构一体化设计。最后,将本文中理想材料零件设计方法应用于定型模冷却系统的优化设计。分别考虑均质定型模和理想材料定型模,从优化结果分析、比较可以看出,理想材料定型模通过改变冷却水道的位置、尺寸和数量以及调整其材料分布规律,极大地改善了塑料型材的冷却均匀性和冷却效率。(本文来源于《大连理工大学》期刊2007-09-01）
杨姝[6]（2005）在《理想材料零件研究中多变量多约束结构优化设计》一文中研究指出理想材料零件(Ideal Functional Material Components,IFMC)是指按照零件的最佳使用功能要求来设计制造的,由均质材料、呈梯度变化的组织成分、按一定规律分布的细结构材料以及嵌入器件构成,实现材料组织结构和零件性能最佳组合的零件。 当前理想材料零件优化设计领域的研究大多是就单一约束的优化问题展开的,因为理想材料零件要满足多种功能耦合的要求,所以研究多变量,多约束条件下的理想材料零件优化问题具有重要意义。 本论文以均匀化理论为基础,结合有限元理论和优化理论,对多变量,多约束条件下的理想材料零件刚性优化设计问题展开研究。 建立了多约束形式下的连续梁结构最小柔度优化问题数学表述;针对提出的优化问题,应用有限元方法分析平衡条件和应力条件,得到约束条件的表述形式和优化迭代格式;采用平面问题四结点矩形单元有限元格式得到设计局区域的剖分形式;根据能量法则确定应力约束条件中的惩罚因子;利用惩罚函数理论和优化准则法,得到改进后的优化模型的解答方法。 开发了所提出的优化问题在MATLAB环境下的优化程序,得到优化结果,并输出拓扑图形;采用CAE软件ANSYS对所得到的拓扑结构进行分析,通过优化结构前处理,优化结构加载与求解,优化结构后处理等过程,得到结构的应力分布结果;将材料体积比例约束下的结构应力分布同本文的多约束下的结构应力分布进行对比分析。 经对比分析两种不同约束下的结构发现:在相同载荷和边界条件下,只受材料体积比例约束的结构发生贯穿性破坏,造成结构的失稳;而同时受材料体积比例约束和应力约束的结构,就没有发生结构的破坏问题。 这一对比结果验证了理想材料零件优化设计中,多变量、多约束条件施加的必要性,及针对该类优化问题,所采用优化解答方法的正确性。(本文来源于《大连理工大学》期刊2005-03-01）
张叶田,岳慧[7]（2004）在《竹材人造板——一种理想的工程结构材料》一文中研究指出以原始竹材为原料制成的竹材人造板具有轻质、高强、变形小、尺寸稳定等特点,并从丰富的竹源、生产竹材人造板环境效益等方面分析,竹材人造板是一种理想的建筑结构工程材料。(本文来源于《建筑知识》期刊2004年03期）
胡金焕[8]（2004）在《热锻模温度场、应变场的仿真及理想热锻模材料结构的研究》一文中研究指出随着现代工业的发展，热模锻在制造业仍占有重要的地位。热锻模具的失效及提高热锻模的寿命是个很复杂的问题，在很多因素上还没有形成完整的定量定性分析，本文以普通圆柱体开式热模锻为例，对其进行有限元分析。 本文分为五个部分。第一部分——绪论。在热锻模的实验研究、生产经验和调查统计的基础上，分析其失效形式和失效机理，并总结了国内外热锻模寿命研究方面的现状及不足之处。 第二部分——数值模拟的基本理论。介绍了物体的构形及其描述，弹塑性大变形的本构方程、有限元列式；并进一步论述了弹塑性变形的基本理论，推导了弹塑性方程组；阐述了温度场的求解、热应力及热应变的理论概要，说明了等效应力与等效应变，并进一步阐明了在热力耦合分析中，机械负荷与温度负荷之间的关系；此外，还简介了Marc AutoForge程序结构的特点。 第叁章是普通圆柱体开式热模锻的数值模拟。采用MSC公司的有限元软件Marc AutoForge，将模具与毛胚一起进行热力耦合分析，考虑到动模、定模、工件、动模推进器的不同温度，及它们与外界、相互之间的热交换，对动模的整个工作行程进行瞬时动态分析，使数值模拟结果更加符合实际，这也是本文的创新点之一。通过一次模锻过程的模拟，得到了动模在锻造过程中不同时刻的温度场、等效总应变场、热应变场，总结它们的变化规律，分析这些因素对模具失效的影响，发现温度场分布与热应变两者都是造成模具损伤的重要因素，且主要影响模具型腔表面很薄的范围，这与生产实践的结果相符合。 在一次模锻的基础上，本文进行了20次连续热模锻过程的数值模拟；每次模锻行程分为锻造与冷却两个阶段，在冷却阶段，采用热交换平衡法计算出冷却时间；热交换平衡法的提出，是本文的又一创新点；经过多次模锻，求解出每次锻造过程中及热交换平衡条件下的温度场、等效总应变场、热应变场，比较这些因素在各个行程及每次行程中各个子增步的变化情况，分析出它们对模具失效的影响。 针对以上数值分析结果，并结合生产经验、调查统计，提出理想热锻模具的结构应该分为叁个部分：即基体区、工作区、过渡区，每个区域的材料成分、性能各不相同，各司其职，这是本武汉理工大学硕士学位论文文的另一创新点。在第四章，对理想材料结构热锻模具的制造方法进行可行性研究讨论。经过分析总结现有的制造方法，提出用先“喷”后“熔”的制造方案:即首先在普通热作模具钢表面用等离子弧热喷涂技术喷涂适当厚度的高质量、高寿命的优质耐热、耐磨热作模具钢涂层，然后再用电子束对涂层进行表面熔凝，使涂层与基体形成全面的冶金结合，涂层与基体中间会出现过渡层，这就是理想热锻模具结构材料的过渡区，高效涂层变成工作区，普通热作模具钢形成基体区。此外，采用电子束熔凝技术还可以使材料表面获得了其它的高性能。 本文的模拟结果和生产实践能很好地吻合，证明数值分析理论严谨，数据可靠;这一工作有助于模具失效理论进一步完善与发展—由经验分析走向定量分析、定性分析，这就是本文的理论价值和主要创新点。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2004-03-01）
张华,张兴英,程珏,金关泰[9]（1997）在《理想的胎面材料—集成橡胶SIBR (Ⅱ)集成橡胶的结构及性能》一文中研究指出本文着重叙述了集成橡胶ＳＩＢＲ的结构和动态力学性能。(本文来源于《弹性体》期刊1997年04期）
孙书祺[10]（1992）在《惯性仪器结构的理想材料——铍》一文中研究指出本文结合惯性仪器结构选材的要求,介绍了铍材的特性、制备及机械加工和应用防护技术的情况。从国内外铍材在惯性仪器上的应用范围和效果,说明铍材在航天、航空等尖端工业上所占的重要地位,并简要介绍了我国铍事业的发展及前景。(本文来源于《中国航天》期刊1992年01期）
理想材料结构论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
以含外倒角薄弱环节复合材料圆管的耐撞性分析为例,提出了基于理想弹塑性模型进行耐撞性设计分析的方法,并给出了等效参数的确定策略。研究表明:利用复合材料宏观力学理论计算得到复合材料圆柱壳的等效弹性常数,并结合有限元软件计算得到的临界屈曲应力,可以将复合材料圆管等效为各向同性材料圆管进行耐撞性设计分析;采用该数值模拟策略,能够以较少的计算量来预报复合材料圆管的耐撞性能,并使得在普通的计算机上进行全尺度复合材料飞行器结构的耐撞性设计分析成为可能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
理想材料结构论文参考文献
[1].臧臣蓬.新型超硬材料理想强度的研究及结构解析方法的探索[D].上海交通大学.2015
[2].黄建城,王鑫伟.基于理想弹塑性模型的复合材料结构耐撞性分析[J].材料工程.2013
[3].郭淑兰,王敏,吕苏华.热锻模具材料理想结构及其制造方法初探[J].锻压技术.2009
[4].潘梓诚.外压力下超硬材料BC2N结构与理想强度的第一性原理研究[D].上海交通大学.2008
[5].任莉.理想材料零件的结构优化设计[D].大连理工大学.2007
[6].杨姝.理想材料零件研究中多变量多约束结构优化设计[D].大连理工大学.2005
[7].张叶田,岳慧.竹材人造板——一种理想的工程结构材料[J].建筑知识.2004
[8].胡金焕.热锻模温度场、应变场的仿真及理想热锻模材料结构的研究[D].武汉理工大学.2004
[9].张华,张兴英,程珏,金关泰.理想的胎面材料—集成橡胶SIBR(Ⅱ)集成橡胶的结构及性能[J].弹性体.1997
[10].孙书祺.惯性仪器结构的理想材料——铍[J].中国航天.1992