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【博引航标】优博微展2024 — 航空学院林新《本构性能可在线定制的阵列化力学超材料设计》

北航研究生  · 公众号  ·  · 2024-05-26 15:38

正文


【博引航标】

北航优秀博士学位论文微展


博士学位论文是博士生知识水平、科研能力的集中体现,是评价博士生培养质量的核心指标。为进一步提升我校研究生学位论文质量,北航研究生院特开辟【博引航标】优秀博士学位论文微展,邀请我校北京市及校级优秀博士学位论文获得者分享学位论文、科研历程和学习感悟,以榜样的力量激励研究生追求卓越!

根据《北京航空航天大学研究生优秀学位论文评选及奖励办法》,共评选出2024年校级优秀博士学位论文43篇。【博引航标】优秀博士学位论文微展今日推送的是 林新 及其获奖论文 本构性能可在线定制的阵列化力学超材料设计 》。

林  新

论文题目:

本构性能可在线定制的阵列化力学超材料设计

指导老师:

陈玉丽

获奖类别:

2024年北京航空航天大学优秀博士学位论文


作者简介

林新,北京航空航天大学航空科学与工程学院2023届博士毕业生,师从陈玉丽教授。攻读博士学位期间,研究方向为新型材料结构设计,以第一作者、共同作者身份在PNAS、Advanced Functional Materials等期刊发表论文及授权国家发明专利共计6项,被国内外学者引用40余次,并多次受到高度评价;曾获北航优秀毕业生、北航博士生卓越学术基金、北航优秀学术成果奖等。目前在中国航天科技创新研究院从事科研工作。


论 文 主 要 内 容 及 贡 献

本文提出了三种快速通用的性能在线定制方法,主要贡献如下:

(1)创造性地提出了“搭楼梯”离散图形化定制方法,实现了结构和性能间的双向设计,相较于以往的定制方法,具有更大的普适性,适用于多种材料组分、多种结构构型的双稳态单元。相关成果被选为顶刊封面文章,获得了包括多国院士在内的国内外学者的认可和一致好评。

(2)创造性地提出了傅里叶变换定制方法,将复杂非线性本构曲线的逆向设计问题巧妙转化为超材料模块的曲线调幅问题,适用于多个尺度下的余弦多稳态结构。相关成果发表于美国科学院院刊PNAS,是学院首篇PNAS,也被审稿人高度评价为“我非常有信心,这将是这一领域的一大贡献”,同时被收录进国家科技数字图书馆,被飞行器强度与结构完整性全国重点实验室评为年度十大成果。

(3)首次提出了率相关力学性能的定制方法,设计了“变性不变形”的粘弹性双稳态结构,实现了材料制备后率效应依然可调、反常率效应等特殊性能。



论 文 主 要 创 新 点

本构性能可在线定制在航空航天、智能器件等领域具有重要的应用需求。本文针对本构性能可在线定制的力学超材料开展研究,取得了如下创新性成果:

1、提出了“搭楼梯”离散图形化定制方法,建立了“单元-模块-材料”三层级“结构-性能”对应关系,给出了三种定制方案,实现了单调本构曲线的快速定制;

2、提出了基于傅里叶变换的定制方法,设计了基于多稳态模块的阵列化超材料,在宏观和微观尺度分别实现了非单调本构曲线的快速定制;

3、提出了变高度砖块“搭楼梯”离散图形化定制方法,设计了具有相同稳定外形的粘弹性双稳态薄壳单元及阵列化“相变”超材料,实现了不同速率下本构曲线的快速定制。


代 表 性 创 新 成 果


(1) Lin Xin, Pan Fei*, Yang Kang, Guan Juan, Ding Bin, Liu Yizhe, Yang Kuijian, Liu Bin, Chen Yuli*. A stair-building strategy for tailoring mechanical behavior of re-customizable metamaterials[J]. Advanced Functional Materials, 2021, 31.37:2101808.

(2) Lin Xin, Pan Fei*, Ma Yong, Wei Yuling, Yang Kang, Wu Zihong, Guan Juan, Ding Bin, Liu Bin, Xiang Jinwu, Chen Yuli*. Mechanical Fourier transform for programmable metamaterials[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2023, 120.37:e2305380120.

(3)潘飞, 林新 ,陈玉丽,魏玉领.超材料隔振装置设计方法、制造方法及超材料隔振装置,2023-06-16,中国,ZL202310443049.3

(4)Li Yilun, Pan Fei*, Lin Xin, Yang Kuijian, Ren Yongkun, Yang Weichao, Chen Yuli*. Multistable origami honeycomb[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2023, 243:108044.

(5)陈玉丽,潘飞,牛小川,李兆玉, 林新. 一种可重复使用的多稳态吸能阵列组合结构,2020-10-30,中国,ZL201910161971.7


经 验 分 享


(1)做好长期计划。读博就是一场马拉松。好的长期计划,可以让你事半功倍。明确读博的各个阶段,例如:文献阅读、方法学习、实验设计、论文撰写等,脚踏实地执行。

(2)积极追踪学术热点。科研强调创新性,要时刻保持对研究热点的敏感度,追踪最前沿的研究方向,养成每日阅读文献的习惯。从一点一滴做起,打好基础,才能厚积薄发、一鸣惊人。

(3)保持规律作息、坚持运动。在科研以外,培养其他的兴趣爱好和运动习惯,及时关注和响应身体需求。分清科研和生活的界限,保护好自己的身心能量,定期给自己充电。




对学弟学妹的寄语


祝你们在研究生生活中,始终保持充沛的求知欲,不断拓宽视野,积极尝试新事物,勇敢迎接挑战,在知识的海洋中畅游,在理想的天空下翱翔,享受这段珍贵又独特的时光。祝你们在人生的道路上,永葆初心和热情,前程似锦、未来可期!




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