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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 光学电子器件应用1

1.1.2 分离介质和功能性载体应用2

1.1.3 导电高分子合成材料应用2

1.1.4 生物医学应用2

1.1.5 多孔材料的研究与发展3

1.1.6 多孔材料孔径分类3

1.2 非金属多孔材料的特点与应用领域4

1.2.1 多孔聚合物材料的特点及应用5

1.2.2 陶瓷类多孔材料的特点及应用5

1.2.3 多孔陶瓷材料的制备工艺6

1.2.4 多孔陶瓷材料的应用领域8

1.2.5 生物活性多孔材料的特点及应用11

1.2.6 生物诱导材料12

1.3 多孔材料的微观结构性能参数15

1.3.1 孔隙率表述15

1.3.2 孔隙形貌检测与表述17

1.3.3 渗透率18

1.3.4 比表面积18

1.3.5 多孔材料连通率19

1.4 多孔材料的力学性能表征19

1.4.1 多孔材料的机械性能19

1.4.2 多孔材料制造加工过程中的数值分析理论介绍20

1.5 本书的论述范围与结构21

第2章 多孔材料颗粒制备及其数值分析22

2.1 颗粒材料制备工艺22

2.1.1 造粒工艺分类22

2.1.2 羟基磷灰石陶瓷粉体成形工艺流程24

2.1.3 混料24

2.1.4 坯料的塑化25

2.1.5 造粒26

2.1.6 超高压成形法27

2.1.7 烧结27

2.2 多孔材料基体微观形态研究29

2.2.1 微观团粒结构对颗粒体的影响29

2.2.2 分形维数定义31

2.2.3 分形维数D与孔隙率关系33

2.2.4 颗粒间介观结构的分析36

2.3 多孔材料宏观性能表征40

2.3.1 多孔材料多场研究目的与意义40

2.3.2 多孔介质多场耦合研究现状41

2.3.3 多孔介质多场耦合研究的特点41

2.4 多孔材料中多场耦合性能的守恒定律42

2.4.1 质量守恒44

2.4.2 动量守恒44

2.4.3 能量守恒45

2.5 本章小结46

第3章 颗粒类多孔材料的成形及其微观结构分析47

3.1 颗粒类多孔材料的应用及成形工艺47

3.1.1 颗粒类多孔材料的应用47

3.1.2 颗粒类多孔材料堆积成形工艺48

3.2 离散单元法49

3.2.1 离散单元法的发展及应用49

3.2.2 离散单元法的理论51

3.2.3 离散单元法的基本假设52

3.2.4 离散单元法的接触模型53

3.2.5 颗粒简化模型56

3.2.6 颗粒单元的接触判断58

3.2.7 颗粒单元的运动理论60

3.2.8 离散单元法的求解步骤62

3.3 基于离散单元法的颗粒流软件PFC3D63

3.3.1 PFC3D软件的简介及应用64

3.3.2 颗粒流方法的基本思想与假设66

3.3.3 PFC3D计算模型的生成方法67

3.3.4 边界条件69

3.3.5 颗粒流离散单元法求解的过程71

3.4 颗粒类多孔材料微观特性计算方法72

3.4.1 颗粒堆积孔隙率、配位数的计算72

3.4.2 颗粒堆积连通性的计算79

3.4.3 计算程序81

3.5 本章小结84

第4章 基于分子动力学的材料计算模拟85

4.1 分子动力学85

4.1.1 基本原理86

4.1.2 常用数值解法87

4.1.3 分子动力学模拟流程89

4.2 分子模拟软件90

4.3 计算机模拟中的粒子系综93

4.3.1 微正则（NVE）系综94

4.3.2 正则（NVT）系综95

4.3.3 等温等压（NPT）系综97

4.3.4 等焓等压（NPH）系综98

4.4 计算机模拟中的力场98

4.4.1 COMPASS力场99

4.4.2 CVFF力场101

4.4.3 DREIDING力场102

4.4.4 UNIVERSAL力场103

4.5 多孔材料计算模拟103

4.5.1 模型结构研究104

4.5.2 模型性能研究104

4.6 胶黏剂与羟基磷灰石表面相互作用的模拟105

4.6.1 模型的构建和MD模拟105

4.6.2 模拟结果及分析107

4.7 本章小结111

第5章 黏结喷洒与微喷嘴压电微喷工艺112

5.1 计算流体动力学概述114

5.1.1 计算流体动力学简介114

5.1.2 计算流体动力学主要分支115

5.1.3 流体动力学控制方程116

5.1.4 CFD方法的一般求解过程119

5.1.5 商用CFD软件121

5.2 压电振动122

5.2.1 压电效应及压电方程122

5.2.2 压电振动分析124

5.3 压电喷头135

5.3.1 典型结构135

5.3.2 分析方法137

5.4 压电挤压管振动及内部流场分析138

5.4.1 压电管振动分析138

5.4.2 液腔压力分析140

5.5 本章小结143

第6章 均匀液滴压电喷射数值144

6.1 压电微滴喷射压力波分析与传播144

6.1.1 压电喷嘴结构组成144

6.1.2 压力波在压电管内的传播与计算145

6.2 液滴喷射过程148

6.3 计算模型的建立150

6.3.1 控制方程153

6.3.2 表面张力的处理155

6.3.3 自由表面的处理156

6.3.4 边界条件158

6.3.5 定性要求159

6.3.6 数值计算步骤与流程图160

6.4 液滴喷射数值模拟161

6.4.1 参数设置161

6.4.2 几何模型建模161

6.4.3 划分计算网格162

6.4.4 边界条件164

6.4.5 初始化条件164

6.4.6 选择物理模型165

6.5 微滴影响因素数值分析165

6.5.1 分析液滴喷射过程165

6.5.2 影响参数分析167

6.6 本章小结175

第7章 胶黏剂微滴碰撞固体球面的数值研究177

7.1 液滴撞击固体表面的研究177

7.2 液滴撞击固体基面过程分析184

7.2.1 液滴撞击平面基板过程184

7.2.2 液滴撞击球面基板过程分析185

7.3 液滴撞击球面数值模拟187

7.3.1 计算区域的离散187

7.3.2 计算模型的选择188

7.3.3 材料属性的设置189

7.3.4 边界条件设置189

7.3.5 设置求解控制参数190

7.3.6 流场迭代计算191

7.3.7 计算结果的后处理191

7.4 液滴在球面上沉积行为的影响参数分析192

7.4.1 撞击速度对液滴沉积行为的影响192

7.4.2 球面直径对液滴沉积行为的影响195

7.4.3 黏度对液滴沉积行为的影响196

7.4.4 表面张力对液滴沉积行为的影响197

7.5 本章小结199

第8章 颗粒多孔材料零件的数值计算工艺与力学性能200

8.1 颗粒快速成形工艺200

8.1.1 快速成形现状200

8.1.2 快速成形分类201

8.1.3 颗粒类快速成形多孔材料工作原理206

8.2 非均质材料性能的数值分析法介绍207

8.2.1 多孔材料的孔隙率变化控制方程208

8.2.2 多相物质数学模型209

8.3 颗粒类多孔材料均匀化212

8.3.1 直接均匀化法212

8.3.2 间接法214

8.3.3 二尺度展开法217

8.4 单元胞有效弹性模量220

8.4.1 有效场与有效性能的概念220

8.4.2 建立单元胞221

8.4.3 微球堆积理论模型222

8.4.4 计算机数值模拟等效模型建立227

8.5 喷射黏结层对有效弹性模量的影响227

8.5.1 有限元模型的建立227

8.5.2 结果分析233

8.6 本章小结233

参考文献234