微结构材料 车辆轻量化的终极解决方案

本书着重介绍微结构材料在结构设计及轻量化应用方面的关键技术。随着轻量化技术的不断成熟及新材料领域的飞速发展，微结构材料不仅打破了常规轻量化的概念，而且在新材料领域崭露头角，开始展现巨大的优势和潜力。本书适合汽车企业设计工程师及材料工程师阅读使用，也适合普通高等学校机械专业及材料专业师生参考阅读。

序
第1章微结构材料概述1
1.1引言1
1.2微结构材料概念2
1.3微结构材料构型3
1.4国内外研究现状4
1.5微结构材料助力汽车轻量化7
1.6小结9
参考文献9
第2章天然微结构材料——动物启发11
2.1引言11
2.2高强度结构——人体骨骼11
2.3振动缓冲结构——啄木鸟头骨12
2.4抗弯曲结构——鸟类羽轴13
2.5高刚度结构——蜻蜓翅膀15
2.6低黏附结构——蚊子复眼18
2.7光学结构——结构色19
2.8强黏附结构——壁虎脚20
2.9高强近似规则结构——珊瑚22
2.10负泊松比微结构——贝壳23
2.11小结24
参考文献24
第3章天然微结构材料——植物启发26
3.1引言26
3.2蜂窝多孔结构——木材26
3.3多孔微结构特例——软木28
3.4中空薄壁结构——竹子31
3.5纹路散布结构——树叶34
3.6孔隙多变结构——硅藻36
3.7维管密布结构——海绵丝瓜络38
3.8小结40
参考文献40
第4章微结构材料特性42
4.1引言42
4.2微结构材料力学特性42
4.2.1相对密度42
4.2.2泊松比45
4.2.3弹性模量49
4.2.4硬度50
4.3微结构材料变形机理及分类51
4.3.1内凹多边形微结构51
4.3.2手性微结构52
4.3.3旋转微结构54
4.3.4褶皱微结构56
4.3.5穿孔板微结构57
4.3.6联锁多边形微结构59
4.3.7其他类型微结构59
4.3.8载荷位移曲线59
4.4微结构材料均质化理论62
4.4.1基于数学原理的均质化理论62
4.4.2基于力学原理的均质化理论69
4.5小结73
参考文献74
第5章人工微结构材料78
5.1引言78
5.2多孔固体78
5.3多孔金属81
5.4多孔陶瓷84
5.5微结构声子晶体84
5.6夹层结构88
5.6.1泡沫夹层结构89
5.6.2木芯夹层结构90
5.6.3蜂窝夹层结构91
5.6.4桁架夹层结构94
5.7人工微结构特例96
5.8未来超轻智能微结构材料98
5.9小结100
参考文献100
第6章微结构材料制备方法102
6.1引言102
6.2多孔金属制备102
6.3多孔陶瓷制备109
6.4泡沫塑料制备111
6.5夹芯结构制备113
6.6多胞材料制备115
6.7小结118
参考文献118
第7章微结构材料在汽车安全中的应用120
7.1引言120
7.2汽车安全120
7.2.1主动安全和被动安全120
7.2.2行人保护121
7.3负泊松比微结构材料能量吸收特性研究122
7.3.1面内压缩应力-应变曲线122
7.3.2碰撞能量吸收机理123
7.4NPR微结构碳纤维发动机舱盖行人保护研究127
7.4.1NPR微结构应力-应变关系模型构建128
7.4.2HIC值估算与刚度分析129
7.5多孔微结构材料填充碰撞安全件研究133
7.6NPR微结构材料未来应用设计135
7.7小结139
参考文献139
第8章微结构材料在NVH领域中的应用141
8.1微结构材料吸声与隔声原理141
8.1.1吸声原理141
8.1.2隔声原理142
8.2微结构吸声材料143
8.2.1多孔性吸声材料144
8.2.2共振吸声材料148
8.2.3其他吸声微结构材料149
8.3微结构隔声材料153
8.3.1纺织品隔声材料153
8.3.2树脂基体复合隔声材料154
8.3.3木质隔声材料154
8.3.4聚氨酯材料155
8.3.5泡沫铝材料156
8.3.6蜂窝隔声材料156
8.3.7微结构隔声材料的应用157
8.4微结构材料声学测试158
8.4.1微结构吸声测试158
8.4.2微结构隔声测试160
8.5微结构减振材料161
8.5.1概述162
8.5.2减振微结构材料设计162
8.5.3微结构减振材料分类与应用164
8.6微结构材料在NVH中的应用167
8.6.1泡沫材料在NVH中的应用167
8.6.2纤维材料在NVH中的应用171
8.6.3新型微结构材料在NVH中的应用173
8.7小结174
参考文献174
第9章微结构材料在热/质传递领域中的应用179
9.1微结构材料热/质传递特性概述179
9.2毫米级无序通孔微结构材料强化热/质传递应用179
9.2.1换热器180
9.2.2热沉180
9.2.3热管182
9.2.4太阳能吸热芯185
9.2.5燃烧室冷却186
9.2.6燃烧室稳定燃烧和减排186
9.2.7内燃机工作循环188
9.2.8燃料电池189
9.2.9动力蓄电池相变换热190
9.3毫米级有序通孔微结构材料强化热/质传递应用195
9.3.1强化传热195
9.3.2强化传质197
9.4纳米级微孔隔热材料（纳米孔气凝胶）199
9.5小结200
参考文献201
第10章微结构材料在非充气轮胎中的应用204
10.1引言204
10.2充气轮胎力学特性204
10.3充气轮胎故障及简要分析208
10.3.1爆胎现象208
10.3.2磨损现象208
10.3.3运转不平顺208
10.4非充气轮胎209
10.4.1结构及优缺点209
10.4.2设计特点214
10.4.3发展趋势217
10.5非充气轮胎力学特性219
10.5.1垂向力学特性研究219
10.5.2纵向力学特性研究220
10.5.3侧向力学特性研究221
10.5.4接地特性研究221
10.5.5振动特性研究221
10.5.6力学特性影响因素研究221
10.6小结222
参考文献222
第11章优选增材制造技术助力微结构材料225
11.1引言225
11.2快速成型制造技术225
11.33D打印技术简介及分类228
11.43D打印技术+制造业230
11.53D打印用材233
11.63D打印微结构材料轻量化239
11.73D打印技术未来前景240
11.8小结242
参考文献243
展望——智能驾驶融合轻量化技术244