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增材制造钛合金微桁架夹芯板低速冲击响应

2021-03-26郭怡东马玉娥李佩谣

航空学报 2021年2期

郭怡东,马玉娥,李佩谣

西北工业大学 航空学院,西安 710072

微桁架点阵夹芯板属于一种新型多孔结构,具有高比刚度和比强度。在受力后,拥有较为充足的变形空间,在抵抗冲击、抵御爆炸方面拥有良好的力学性能[1-3]。由于芯层单胞的可设计性,可以通过调整单胞参数来达到减振的目的,能够应用在民用飞机的货仓挡板、客货仓地板、燃油箱等部位[4-5]。而其优异的空间利用率也为飞机减重提供了可能。在民用飞机上具有良好的应用前景,受到国内外学者的广泛关注。然而这些复杂微桁架的制造仍存在很多困难。相比于传统的加工工艺,增材制造技术可直接快速地制造具有复杂拓扑结构构件,能够缩短加工周期,节省材料,为微桁架结构的生产制造提供了可能[6-8]。

近年来,国内外学者对增材制造微桁架点阵结构的力学性能做了大量研究。Hasan[9]对多层增材制造体心立方微桁架点阵结构进行了动态压缩试验,发现体心立方微桁架点阵结构在45°对角面处发生破坏,单胞桁架从靠近节点处由弯曲导致破坏失效。Brenne等[10]对选择性激光熔融制造的体心立方微桁架点阵试件进行了拉伸和压缩试验,并对体心立方夹芯梁进行了四点弯试验。利用数字图像相关方法对试验结果分析,发现在单轴加载及弯曲加载下试件失效均是由剪力导致。Mines等[11-13]对钛合金体心立方点阵结构进行压缩试验,对不锈钢体心立方点阵结构进行低速冲击试验,并与传统的铝蜂窝夹心板进行对比,发现微桁架点阵结构具有更好的力学性能及抗冲击性能,为类似冲击试验设计提供了参考。……

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