| 摘要 | 第1-6页 |
| Abstract | 第6-9页 |
| 目录 | 第9-13页 |
| 1 绪论 | 第13-35页 |
| ·工程背景及研究意义 | 第13-19页 |
| ·智能材料 | 第13-14页 |
| ·仿生智能材料 | 第14页 |
| ·植物运动 | 第14-17页 |
| ·感性材料及应用前景 | 第17-19页 |
| ·感性材料的研究现状 | 第19-27页 |
| ·基于细胞离子传输模型的感性材料研究 | 第20-25页 |
| ·基于电化学模型的感性材料研究 | 第25-27页 |
| ·感性材料多物理场耦合模型 | 第27-29页 |
| ·感性材料耦合多尺度计算方法 | 第29-33页 |
| ·两尺度—均匀化基本理论 | 第30-31页 |
| ·扩展多尺度有限元计算方法 | 第31-32页 |
| ·感性材料多尺度方法的基本思路 | 第32-33页 |
| ·本文的主要内容 | 第33-35页 |
| 2 感性材料与结构基本模型 | 第35-56页 |
| ·多物理场耦合分析模型 | 第35-42页 |
| ·离子传输模型 | 第35-40页 |
| ·含液闭孔结构力学模型 | 第40页 |
| ·耦合模型 | 第40-42页 |
| ·耦合模型数值验证 | 第42-45页 |
| ·感性材料作动器性能计算 | 第45-47页 |
| ·参数灵敏度分析 | 第47-52页 |
| ·多腔型感性结构耦合分析 | 第52-55页 |
| ·小结 | 第55-56页 |
| 3 感性材料与结构耦合两尺度方法 | 第56-74页 |
| ·感性材料两尺度方法 | 第57-61页 |
| ·等效弹性系数 | 第58-59页 |
| ·等效体积膨胀系数 | 第59-60页 |
| ·等效应力压强系数 | 第60-61页 |
| ·感性板结构两尺度模型 | 第61-64页 |
| ·等效抗弯刚度系数 | 第61-63页 |
| ·等效弯矩体积系数 | 第63-64页 |
| ·耦合两尺度模型 | 第64-65页 |
| ·数值算例与分析 | 第65-72页 |
| ·验证感性材料两尺度方法 | 第66-68页 |
| ·验证感性板结构两尺度方法 | 第68-69页 |
| ·验证耦合两尺度分析模型 | 第69-72页 |
| ·小结 | 第72-74页 |
| 4 含液闭合多孔结构二维扩展多尺度有限元方法 | 第74-110页 |
| ·扩展多尺度有限元法基本原理 | 第75-79页 |
| ·扩展多尺度有限元法基本方程 | 第75-76页 |
| ·微尺度计算 | 第76-77页 |
| ·宏观尺度计算 | 第77-78页 |
| ·降尺度计算 | 第78-79页 |
| ·含液闭合多孔材料分析的数值基函数构造 | 第79-86页 |
| ·基函数构造 | 第79页 |
| ·线性边界条件 | 第79-82页 |
| ·液体体积膨胀等效方法 | 第82-83页 |
| ·高阶粗网格单元 | 第83-86页 |
| ·新型边界条件 | 第86-99页 |
| ·周期边界条件 | 第86-88页 |
| ·超样本周期边界条件 | 第88-90页 |
| ·高阶周期边界条件 | 第90-91页 |
| ·周期边界条件一致性检测 | 第91-99页 |
| ·数值算例与分析 | 第99-109页 |
| ·结构受外力作用 | 第99-103页 |
| ·收敛性分析 | 第103-104页 |
| ·结构受内部液体体积膨胀作用 | 第104-107页 |
| ·随机非均质结构分析 | 第107-109页 |
| ·小结 | 第109-110页 |
| 5 感性材料与结构三维耦合扩展多尺度有限元方法 | 第110-132页 |
| ·三维扩展多尺度有限元基本原理 | 第110-113页 |
| ·普通六面体单元基函数构造及液体体积膨胀载荷等效 | 第113-118页 |
| ·线性边界条件 | 第114-116页 |
| ·周期边界条件 | 第116-118页 |
| ·三维高阶单元技术 | 第118-120页 |
| ·二次边界条件 | 第118页 |
| ·二次周期边界条件 | 第118-120页 |
| ·离子传输耦合三维扩展多尺度有限元模型 | 第120-121页 |
| ·数值算例与分析 | 第121-130页 |
| ·外载荷作用下感性结构力学响应 | 第121-125页 |
| ·耦合扩展多尺度有限元分析 | 第125-130页 |
| ·小结 | 第130-132页 |
| 6 混合扩展多尺度有限元方法 | 第132-152页 |
| ·非规则多边形单元 | 第134-140页 |
| ·线性边界条件 | 第136-137页 |
| ·普通超样本边界条件 | 第137-138页 |
| ·有理超样本边界条件 | 第138-140页 |
| ·扩展多尺度单元和常规有限元混合技术 | 第140-143页 |
| ·数值算例与分析 | 第143-151页 |
| ·非均匀木质悬臂梁 | 第143-147页 |
| ·机翼形的含液闭孔材料 | 第147-151页 |
| ·小结 | 第151-152页 |
| 7 基于扩展多尺度有限元的含液闭孔材料多尺度优化算法 | 第152-174页 |
| ·多尺度形状及载荷优化 | 第153-155页 |
| ·优化列式 | 第153-154页 |
| ·敏度分析 | 第154-155页 |
| ·优化求解数值算法 | 第155页 |
| ·含液闭孔材料最小柔顺性多尺度拓扑优化 | 第155-159页 |
| ·拓扑优化密度惩罚法 | 第156页 |
| ·优化列式 | 第156-157页 |
| ·敏度分析 | 第157页 |
| ·优化求解数值算法 | 第157-159页 |
| ·含液闭孔柔性机构多尺度拓扑优化 | 第159-162页 |
| ·优化列式 | 第159页 |
| ·敏度分析 | 第159-161页 |
| ·优化求解数值算法 | 第161-162页 |
| ·算例与分析 | 第162-172页 |
| ·算例一：含液闭孔结构尺寸载荷一体化设计 | 第162-164页 |
| ·算例二：含液闭孔梁最小柔顺性优化 | 第164-166页 |
| ·算例三：块状含液闭孔结构柔顺机构拓扑优化 | 第166-168页 |
| ·算例四：梁状含液闭孔结构柔顺机构拓扑优化 | 第168-170页 |
| ·算例五：复杂含液闭孔结构柔顺机构拓扑优化 | 第170-172页 |
| ·小结 | 第172-174页 |
| 8 基于SiPESC平台的软件实现 | 第174-181页 |
| ·前处理方法(数据库设计) | 第174-177页 |
| ·程序流程 | 第177-178页 |
| ·插件设计 | 第178-180页 |
| ·扩展多尺度有限元主要插件设计 | 第179页 |
| ·节点主从关系处理插件 | 第179-180页 |
| ·小结 | 第180-181页 |
| 9 结论 | 第181-185页 |
| 参考文献 | 第185-197页 |
| 创新点摘要 | 第197-198页 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 | 第198-199页 |
| 致谢 | 第199-200页 |
| 作者简介 | 第200-201页 |