基于独角仙仿生的晶格结构力学性能研究
薛子腾
赵广辉
郭庆成
侯少奎
太原科技大学,山西 太原 030024;山西省冶金装置设计理论与技术重点实验室,山西 太原 030024
摘要：该研究以6061 铝合金粉末为原料,基于金属3D打印技术,系统研究了晶格结构的设计方法、力学性能,提出了一种具有仿生特征,以及多段压缩特性的新型晶格结构.在设计层面,提出分层梯度设计策略,构建了包含弧形连接杆和分层梯度的新型晶格结构(L12),实现了分阶段力学响应.经结构优化,增加了横向加强杆,变外扩式损伤为内凹式损伤,进一步提高了力学性能,优化后的晶格结构(LO)在重量仅增加3.17%的情况下,最大承载力和比吸能分别提升 29.37%和 28%.对单层晶格结构和双层晶格结构进行轴向压缩,实验表明,单层晶格结构比吸能较双层结构提高46.5%,凸显界面连接设计的关键影响.通过三点弯曲实验发现横向排列晶格结构的抗弯承载力较竖向排列提升61.2%,损伤程度降低,以此证明弯曲强度主要受到横向支撑柱尺寸的影响.通过计算机断层扫描实验,揭示了晶格结构损伤演化的四阶段特征:微裂纹萌生、裂纹贯通、分层剥离、整体崩溃.
关键词：金属3D打印力学测试计算机断层扫描仿生结构
分类号：TG44(焊接、金属切割及金属粘接)
资助基金：国家自然科学基金(52475391)山西省基础研究计划项目(20210302123207)山西省研究生实践创新项目(2024SJ298)
论文发表日期：2025-05-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 57-65 )
英文信息