科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
随着激光增材制造技术的快速发展，具有轻质高强和性能可控的点阵结构正成为航空航天、骨科医疗等领域的研究热点。三周期极小曲面（TPMS）点阵结构平均曲率为零，具有消除应力集中和提高力学强度的优点，是轻量化多功能结构材料的理想候选者。本文采用一种新的曲面偏移方法设计了金刚石、初始晶格、螺旋二十四面体和体心立方（Diamond、Primitive、Gyroid和I-WP）四种TPMS点阵结构，通过选区激光熔化（SLM）完成Ti-6Al-4V样件制备，建立基于Johnson-Cook的有限元仿真模型。点阵结构仿真结果在受载进程的线性增长、应力降、应力平台各阶段均还原了实验过程，证明有限元仿真模型的良好预测性，揭示了优化点阵结构在压缩过程中呈现出逐层坍塌的变形行为和连续塑性断裂模式；得益于曲面偏移设计产生的截面系数增加，四种TPMS点阵结构的力学性能和能量吸收都获得较大提升，其中I-WP点阵结构的强度提升了244.9%，能量吸收性能提升312.7%。
- 单位
