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| 編輯推薦： |
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本书依托华中科技大学增材制造团队多年的科研成果撰写而成，详细介绍了通过激光选区熔化增材制造技术制造的三周期极小曲面(TPMS)仿生超材料的设计、制造、显微组织、力学性能和应用示例。本书是专门针对增材制造三周期极小曲面仿生超材料的书籍，具有很强的专业性。由于三周期极小曲面仿生超材料在光学、声学、催化等领域均有潜在的应用，因此本书也可作为其他相关行业的参考书籍。
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| 內容簡介： |
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本书详细介绍了通过激光选区熔化增材制造技术制造的三周期极小曲面(TPMS)仿生超材料的设计、制造、显微组织、力学性能和应用示例。首先介绍了基于增材制造的超材料设计方法，分析了TPMS仿生超材料的优点；接着给出了TPMS仿生超材料数学建模的方法，同时介绍了不同金属材料制备的均匀TPMS仿生超材料的精度分析、微观组织和静态力学性能，以及TPMS复合材料仿生超材料的制备方法和性能分析；然后基于数值分析方法，建立预测均匀和梯度TPMS仿生超材料力学性能的有限元模型，并将其用于分析不同加载方向上的静态力学性能；*后讨论了均匀和梯度TPMS仿生超材料的动态疲劳性能，揭示了疲劳失效机制与增强机理，并对TPMS仿生超材料的应用进行了展望。本书是专门针对增材制造三周期极小曲面仿生超材料的书籍，具有很强的专业性。由于三周期极小曲面仿生超材料在光学、声学、催化等领域均有潜在的应用，因此本书也可作为其他相关行业的参考书籍。
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| 關於作者： |
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闫春泽，华中科技大学材料科学与工程学院教授。在激光烧结成形领域有深入研究。参与完成项目“世界最大激光快速制造装备”被两院院士评选为2011年中国十大科技进展；获2011年国家技术发明奖二等奖，排名第二。发表SCI收录论文13篇，其中第*作者9篇，包括一篇论文发表于国际复合材料领域*杂志；发表EI收录论文13篇，其中第*作者11篇。
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| 目錄：
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第1章绪论(1)
1.1引言(1)
1.2激光选区熔化技术的原理及发展现状(4)
1.3三周期极小曲面概述(6)
1.4三周期极小曲面点阵结构的力学性能及研究现状(12)
1.5本书大纲(16)
本章参考文献(18)
第2章TPMS点阵结构的设计(27)
2.1引言(27)
2.2MATLAB软件介绍(28)
2.3均匀孔隙TPMS点阵结构的生成方法(30)
2.4梯度孔隙TPMS点阵结构的生成方法(31)
2.5本章小结(32)
本章参考文献(32)
第3章金属合金均匀TPMS点阵结构(33)
3.1引言(33)
3.2采用SLM技术制备TPMS点阵结构的工艺性研究(34)
3.3TPMS点阵结构的显微结构研究(52)
3.4TPMS点阵结构的力学行为评价(65)
3.5表面改性和羟基磷灰石涂层(76)
本章参考文献(86)
第4章TPMS点阵结构复合材料(92)
4.1引言(92)
4.2应用于电磁干扰的Cu合金/石墨烯复合材料(92)
4.3NiCu合金/石墨烯支架的热应用(97)
4.4316L复合材料的轻量化应用(103)
本章参考文献(116)
第5章均匀TPMS点阵结构力学性能的有限元分析(123)
5.1引言(123)
5.2有限元法分析(124)
5.3解析法分析(132)
5.4本章小结(146)
本章参考文献(147)
第6章功能梯度TPMS点阵结构(154)
6.1引言(154)
6.2316L梯度Gyroid点阵结构(155)
6.3纯Ti梯度TPMS点阵结构(175)
6.4梯度TPMS中的单胞大小效应(183)
6.5梯度Gyroid TPMS点阵结构的力学响应(195)
本章参考文献(202)
第7章均匀TPMS点阵结构的疲劳性能(213)
7.1引言(213)
7.2方法与步骤(214)
7.3实验结果(216)
7.4点阵结构疲劳失效机理及强化机制(228)
7.5本章小结(234)
本章参考文献(235)
第8章梯度Gyroid点阵结构的压缩疲劳强化机制研究(244)
8.1引言(244)
8.2本章方法与实验(245)
8.3点阵结构的制造精度分析(246)
8.4静态压缩性能的影响(252)
8.5疲劳性能(254)
8.6本章小结(271)
本章参考文献(272)
第9章应用与展望(276)
9.1潜在应用(276)
9.2研究展望(280)
本章参考文献(281)
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| 內容試閱：
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总序“中国制造2025”提出通过三个十年的“三步走”战略，使中国制造综合实力进入世界强国前列。近三十年来，3D打印（增材制造）技术是欧美日等高端工业产品开发、试制、定型的重要支撑技术，也是中国制造业创新、重点行业转型升级的重大共性需求技术。 新的增材原理、新材料的研发、设备创新、标准建设、工程应用，必然引起各国“产学研投”界的高度关注。 3D打印是一项集机械、计算机、数控、材料等多学科于一体的，新的数字化先进制造技术，应用该技术可以成形任意复杂结构。其制造材料涵盖了金属、非金属、陶瓷、复合材料和超材料等，并正在从3D打印向4D、5D打印方向发展，尺度上已实现8 m构件制造并向微纳制造发展，制造地点也由地表制造向星际、太空制造发展。这些进展促进了现代设计理念的变革，而智能技术的融入又会促成新的发展。3D打印应用领域非常广泛，在航空航天、航海、潜海、交通装备、生物医疗、康复产业、文化创意、创新教育等领域都有非常诱人的前景。中国高度重视3D打印技术及其产业的发展，通过国家基金项目、科技攻关项目、研发计划项目支持3D打印技术的研发推广，经过二十多年培养了一批老中青结合、具有国际化视野的科研人才，国际合作广泛深入，国际交流硕果累累。作为“中国制造2025”的发展重点，3D打印在近几年取得了蓬勃发展，围绕重大需求形成了不同行业的示范应用。通过政策引导，在社会各界共同努力下，3D打印关键技术不断突破，装备性能显著提升，应用领域日益拓展，技术生态和产业体系初步形成；涌现出一批具有一定竞争力的骨干企业，形成了若干产业集聚区，整个产业呈现快速发展局面。 华中科技大学出版社紧跟时代潮流，瞄准3D打印科学技术前沿，组织策划了本套“3D打印前沿技术丛书”，并且，其中多部将与爱思唯尔（Elsevier）出版社一起，向全球联合出版发行英文版。本套丛书内容聚焦前沿、关注应用、涉猎广泛，不同领域专家、学者从不同视野展示学术观点，实现了多学科交叉融合。本套丛书采用开放选题模式，聚焦3D打印技术前沿及其应用的多个领域，如航空航天、工艺装备、生物医疗、创新设计等领域。本套丛书不仅可以成为我国有关领域专家、学者学术交流与合作的平台，也是我国科技人员展示研究成果的国际平台。 近年来，中国高校设立了3D打印专业，高校师生、设备制造与应用的相关工程技术人员、科研工作者对3D打印的热情与日俱增。由于3D打印技术仅有三十多年的发展历程，该技术还有待于进一步提高。希望这套丛书能成为有关领域专家、学者、高校师生与工程技术人员之间的纽带，增强作者、编者与读者之间的联系，促进作者、读者在应用中凝练关键技术问题和科学问题，在解决问题的过程中，共同推动3D打印技术的发展。 我乐于为本套丛书作序，感谢为本套丛书做出贡献的作者和读者，感谢他们对本套丛书长期的支持与关注。西安交通大学教授中国工程院院士 卢秉恒2018年11月前言增材制造(AM)是一项集机械、计算机、数控、材料等不同学科于一体的新型数字化先进制造技术，它采用分层制造、逐层叠加原理，理论上可成形任意复杂结构。这种新的先进制造技术可将传统面向工艺的零部件设计转变为面向性能的全新设计，被称为当今制造业的一场革命。激光选区熔化(SLM)是一种粉末床熔融增材制造工艺，通过选择性地熔化金属粉末层，能够制造出接近完全致密、几何形状复杂的金属构件。因此，与传统制造技术相比，SLM技术在成形具有可控的单元拓扑、尺寸和孔隙度的金属周期性点阵结构方面具有明显优势。近年来，人们利用增材制造工艺设计和成形了各种类型的点阵结构。三周期极小曲面(TPMS)是一种光滑的无限曲面，其在没有自交叉的情况下将空间划分为两个区域，并且在三个坐标轴方向上是周期性的。TPMS结构在自然界生物系统中广泛存在，如蝴蝶翅膀、甲壳虫外骨骼等生物有机体中均存在类似极小曲面的相关结构。由于TPMS结构具有复杂而高度对称的拓扑结构以及优异的物理、化学、机械和光学性质，因此其引起了各个领域的广泛关注并得到应用。如TPMS结构具有比强度高、能量吸收能力强等特点，利用其曲面特性，可以获得非凡的手性光学性能、较高的催化效率和能量转换效率。为系统地介绍专业知识，培养相关科技研究人员，华中科技大学快速制造中心(RMC)团队和中国地质大学珠宝先进制造团队总结了TPMS点阵结构增材制造方面的研究成果，形成了这本专著《增材制造三周期极小曲面仿生超材料》。本书详细介绍了激光选区熔化增材制造的TPMS点阵结构的设计、制造、显微组织、力学性能和应用示例设计。全书分为9章：第1章概述了基于增材制造的点阵结构设计方法，并分析了TPMS点阵结构的优点；第2章介绍了用于生成均匀和梯度TPMS点阵结构的软件工具和设计过程；第3章分析了基于SLM技术制备的不同金属材料的TPMS点阵结构的可制造性，并讨论了均匀TPMS点阵结构的制造精度、微观组织和静态力学性能；第4章介绍了TPMS点阵结构复合材料的制备方法和性能分析；第5章建立了一种基于SLM技术制备的TPMS点阵结构的材料本构模型，用于有限元模拟；第6章基于数值分析方法，建立了一种用于预测梯度点阵结构力学性能的数学模型，用于分析功能梯度TPMS点阵结构的制造精度和力学响应；第7章对均匀TPMS点阵结构进行了疲劳试验和分析，揭示了裂纹形核、扩展和表面拉应力的机理；第8章分析测试了梯度TPMS点阵结构，揭示了梯度结构对TPMS点阵结构疲劳性能的影响规律；第9章对TPMS点阵结构的应用进行展望。本书集中反映了华中科技大学快速制造中心团队和中国地质大学珠宝先进制造团队的相关研究成果。团队的主要研究成员除了本书的作者以外，还包括史玉升教授、魏青松教授、韩昌俊博士、陈鹏博士、伍宏志博士。衷心地感谢团队内的各位教师、工程技术人员和历届研究生长期不懈的辛勤工作！增材制造三周期极小曲面仿生超材料前言由于本书首次以激光选区熔化增材制造三周期极小曲面点阵结构作为一条主线撰写而成，且有些研究工作还在进行之中，我们对该技术的认识还在不断深化之中，加之作者的学术水平和知识面有限，对一些问题的理解还不够深入，因此书中的错误和缺陷在所难免，殷切地期望同行专家和读者的建议和意见，以便进一步改进。闫春泽2021年8月
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