面向增材制造的微桁架胞元几何与力学性能分析
2021-08-13梁晓康孙国辉刘敏田彩兰陈靖董鹏罗志伟
机械制造与自动化 2021年4期
关键词:结构
梁晓康,孙国辉,刘敏,田彩兰,陈靖,董鹏,罗志伟
(首都航天机械有限公司,北京 100076)
0 引言
随着航空航天飞行器对服役性能的要求越来越高,其产品结构正在从“面向性能”向“面向功能”转变,开发兼具承载与功能特性的多功能结构飞行器日趋重要。三维点阵结构由于其天然的多孔特性和可设计性以及轻质、高强度、高效散热、能吸收电磁波等特性,可实现光、电、力、热、声、磁等多物理场的有效融合[1],在航空航天等领域具有广泛的应用前景。
三维点阵结构由哈佛大学EVANS A G等[2]于2000年首先提出,其结构形式与空间桁架结构类似。常见的三维点阵构型有四面体型、金字塔型、Kagome型、体心立方型等,常用的制备方法有熔模制造法、冲压成型法、搭接拼装法、挤压线切割法、金属丝编织法等[3]。近年来,随着增材制造技术的发展成熟,给三维点阵结构的制造带来新的变革。相关的增材制造轻质点阵结构力学性能的研究受到了国内外专家的高度重视。仲梁维等[4]研究了由长方体空间衍生的胞元结构参数化建模方法及其力学性能;LI P等[5]使用激光选区熔化成形技术制备了BBC型点阵结构并进行了压缩试验,采用有限元方法研究了结构变形过程;MASKERY I等[6]研究了SLM成形Al-Si10-Mg铝合金梯度分布点阵结构的力学性能,并对成形态、热处理态的均布/梯度分布的点阵结构性能进行了对比分析;AMANI Y等[7]采用SLM成形技术制备了FCC型点阵结构并进行了压缩试验,通过CT检测得到了压缩变形行为,并建立了考虑微缺陷的异质有限元模型。……
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