天然絲瓜筋及其仿生結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究.pdf

1、多孔材料是一種經(jīng)典工程材料，這種材料不僅因為其質(zhì)輕，更因為其在保留了原有材料的一些特性的同時，還具有許多新的特性，如抗壓、吸能、隔音隔熱等。絲瓜筋是種天然的多孔材料，具有復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)以及良好的力學(xué)性質(zhì)，引起了我們的關(guān)注。本文主要研究這種天然多孔材料的結(jié)構(gòu)特點及力學(xué)特性，并且仿生設(shè)計出一種圓筒接頭蜂窩結(jié)構(gòu)。
　　鑒于絲瓜筋的多尺度結(jié)構(gòu)，我們從三個尺度上對絲瓜筋進行力學(xué)研究。首先，我們用掃描電子顯微鏡對單根絲瓜筋進行觀察，并使用萬能

2、測試機對其力學(xué)性質(zhì)進行測試;然后在絲瓜筋不同部位（周壁和中心）選取塊狀樣品進行壓縮測試并進行比較不同部位力學(xué)性能的差別;最后我們對段狀的絲瓜筋進行力學(xué)分析。結(jié)果表明:單根絲瓜筋也是一個復(fù)合的多孔材料，有著較高的楊氏模量和屈服強度。對于塊狀樣品，我們發(fā)現(xiàn)沿孔壁的縱狀纖維很明顯地加強了絲瓜筋的力學(xué)性質(zhì)，特別是影響了絲瓜筋的楊氏模量以及能量吸收能力。因為中心段樣品的單根纖維較周圍部較硬，我們也比較了這兩種樣品的本構(gòu)關(guān)系。段狀樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲