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热膨胀系数可调的二维超材料力学性能分析

热膨胀系数可调，二维超材料，虚位移原理，双材料蛇纹石网状结构

摘 要：热膨胀系数可调的二维超材料具有温度变形可控的特点，本文针对已有的双材料蛇纹石网状结构单元提出一套基于虚位移原理控制其温度变形量的结构设计方法。研究了单层材料蛇形单元内部的轴力、剪力和弯矩随角度变化的分布规律，获得了组成蛇纹石晶格的蛇形单元的六个位移函数，得到了横向荷载、纵向荷载及逆时针弯矩三种荷载作用下双材料蛇形单元的变形情况。将4个蛇形单元结构组合成为晶格结构，利用叠加原理求解该结构在假设受力情况下的位移函数，描述该结构对力的响应情况。在此基础上，将双材料蛇形结构与晶格约束结构组合构成双材料蛇纹石网状结构单元，建立蛇形结构与晶格结构之间的位移协调关系，给出了双材料蛇纹石网状结构单元中晶格结构覆盖率和蛇形结构覆盖率的设计方法，提供了有效减小双材料蛇纹石网状结构单元温度变形量的结构设计方案。

关键词：热膨胀系数可调，二维超材料，虚位移原理，双材料蛇纹石网状结构