3D打印微点阵材料是新一代轻质高强韧结构材料。本书主要针对3D打印微点阵材料在准静态和动态冲击载荷作用下的力学性能与变形失效机理进行论述，并结合典型的工程应用背景，对微点阵材料的力学优化设计方法进行阐述。全书包含微点阵材料概念与应用、3D打印工艺和材料、微点阵材料准静态力学性能、微点阵材料动态力学性能、微点阵材料数值模拟方法以及微点阵材料力学优化设计六个方面的内容，涉及材料学、弹塑性力学和冲击动力学等方面的知识，相关内容能够直接应用于实际工程问题或给有关研究提供直接参考。
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1994-1999 太原理工大学 学士
1999-2002 北京理工大学 硕士
2002-2005 北京理工大学 博士2005-至今 北京理工大学
2010-2011 新加坡国立大学（访问学者）作为通讯作者、第一作者发表论文160余篇，其中SCI检索105篇、EI检索40篇。中国复合材料学会青年工作委员会委员，中国材料研究学会多孔材料分会委员，爆炸力学工程结构安全防护专业组成员，中国超材料学会理事，全国增材制造委员会专家委员会委员，先进工程材料智库与产业联盟专家委员会副主任委员。
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 微点阵材料的概念 1
1.2 微点阵材料的应用 2
1.3 微点阵材料力学性能及研究现状.5
1.3.1 微点阵力学性能参数 5
1.3.2 微点阵材料力学行为的基本研究方法 9
1.4 研究目的及简介 14
参考文献 15
第2章 常见的金属 3D 打印工艺和材料 19
2.1 引言 19
2.2 金属微点阵材料3D打印工艺 19
2.2.1 选区激光快速熔融技术 19
2.2.2 电子束快速熔融技术 22
2.2.3 选区激光烧结技术 25
2.3 3D打印基体材料力学性能及微观结构 26
2.3.1 Ti-6Al-4V合金 26
2.3.2 316L不锈钢 34
2.3.3 铝合金 37
2.3.4 高熵合金 40
2.3.5 高温合金 48
参考文献 50
第3章 3D打印微点阵材料准静态力学性能 53
3.1 引言 53
3.2 弹塑性力学性能分析 53
3.2.1 弹性性能分析 54
3.2.2 屈服行为分析 58
3.2.3 屈曲行为分析 64
3.3 准静态力学性能实验研究 65
3.3.1 室温准静态实验研究 66
3.3.2 高温准静态实验研究 67
3.3.3 实验结果分析 69
3.4 微点阵材料宏观本构模型研究 74
3.4.1 应变能密度理论 74
3.4.2 有限元模型 78
3.4.3 结果与分析 81
参考文献 83
第4章 3D打印微点阵材料动态力学性能 85
4.1 引言 85
4.2 动态冲击实验方法 85
4.2.1 落锤 85
4.2.2 分离式霍普金森压杆 86
4.2.3 直撞式霍普金森压杆/泰勒–霍普金森压杆 87
4.2.4 黏弹性SHPB实验数据处理方法 88
4.3 微点阵材料动态力学性能 89
4.3.1 基于落锤系统的材料动态力学性能测试 89
4.3.2 基于落锤系统的点阵夹芯结构防护性能测试 95
4.3.3 基于SHPB系统的实验测试结果 99
4.3.4 基于直撞式/泰勒–霍普金森杆系统的实验测试结果 106
4.4 冲击波分析模型 113
参考文献 119
第5章 3D 打印微点阵材料数值模拟方法 122
5.1 引言.122
5.2 宏观等效有限元模型122
5.2.1 DF模型 122
5.2.2 Xue-Hutchinson(X-H)模型 123
5.2.3 闭孔泡沫材料模型 124
5.2.4 低密度聚氨酯泡沫材料模型 125
5.2.5 可压溃泡沫材料模型 126
5.2.6 福昌泡沫材料模型 127
5.2.7 压力相关各向异性模型 128
5.2.8 Li-Guo-Shim模型 134
5.3 三维细观有限元模型138
5.3.1 理想有限元模型 138
5.3.2 含缺陷有限元模型 150
5.4 3D 打印微点阵材料几何缺陷敏感性分析 161
5.4.1 杆件的轴线曲度对点阵结构初始峰值应力的影响 165
5.4.2 截面尺寸沿着轴线的变化对点阵结构初始峰值应力的影响 166
5.5 多尺度计算模型 168
参考文献 177
第6章 微点阵材料传统力学设计方法 180
6.1 引言.180
6.2 极小曲面设计方法 180
6.2.1 TPMS设计方法研究现状 180
6.2.2 TPMS多孔结构试样设计 182
6.2.3 TPMS多孔结构力学性能研究 182
6.3 梯度设计方法 186
6.3.1 梯度设计方法研究现状 186
6.3.2 梯度微点阵结构试样设计 186
6.3.3 梯度微点阵结构力学性能研究 187
6.4 混杂胞元设计方法 201
6.4.1 拼接式混杂设计方法研究现状 201
6.4.2 拼接式混杂点阵结构试样设计 202
6.4.3 拼接式混杂点阵结构力学性能研究 206
6.4.4 内嵌式混杂点阵结构试样设计 211
6.4.5 内嵌式混杂点阵结构力学性能研究 213
6.4.6 胞间填充式混杂点阵结构试样设计 216
6.4.7 胞间填充式混杂点阵结构力学性能研究.219
6.5 多级设计方法 222
6.5.1 自相似多级点阵结构 222
6.5.2 非自相似多级点阵结构 227
6.5.3 新型多级点阵结构 230
6.6 仿晶界设计方法 233
参考文献 235
第7章 基于拓扑优化的微点阵结构设计与力学行为研究 239
7.1 引言.239
7.2 拓扑优化设计方法介绍 239
7.3 基于 ABAQUS 的拓扑优化方法 240
7.3.1 能量均匀化方法 240
7.3.2 考虑体积约束的最大化体积模量优化问题 244
7.3.3 考虑体积和各向同性约束的最大化体积模量优化问题 246
7.3.4 基于Abaqus软件求解拓扑优化问题的过程 248
7.4 拓扑优化点阵结构的力学性能表征 250
7.4.1 拓扑优化点阵结构设计 250
7.4.2 拓扑优化点阵结构RVE的弹性性质 252
7.4.3 增材制造拓扑优化点阵结构的准静态实验结果 254
7.4.4 拓扑优化点阵结构力学性能对方向的依赖性 260
参考文献 263
第8章 基于数据驱动的微点阵材料设计方法 266
8.1 引言 266
8.2 异构点阵结构的机器学习算法构建 266
8.2.1 机器学习算法研究现状 266
8.2.2 人工神经网络构建 270
8.2.3 构建数据集 271
8.2.4 训练人工神经网络 273
8.2.5 确定超参数 274
8.3 异构点阵结构力学性能研究与逆向设计 276
8.3.1 准静态实验结果 276
8.3.2 数值模拟结果 279
8.3.3 人工神经网络的性能表现与预测结果 281
8.3.4 异构点阵结构力学性能对其构型的依赖性 285
8.3.5 增强相的数量对异构点阵结构力学性能的影响 287
8.3.6 两相界面数量对异构点阵结构力学性能的影响 288
8.3.7 具有不同构型的异构点阵结构的多样化力学性能 289
8.3.8 基于人工神经网络逆向设计异构点阵结构 291
8.4 构筑材料基于机器学习的多目标设计 293
8.4.1 多目标机器学习算法 293
8.4.2 基于机器算法生成的骨移植体 296
参考文献 297
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