芯子间距对激光选区熔化成形AlSi10Mg点阵夹芯板弯曲性能的影响
2022-08-04王国伟杨家林吴鸿飞沈显峰田大庆
航空材料学报 2022年4期
关键词:变形
张 博,王国伟,杨家林,吴鸿飞,沈显峰*,田大庆*
(1.四川大学 机械工程学院,成都 610065;2.中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所,四川 绵阳 621900)
金属点阵材料兼具结构和功能双重特性,包括优良的吸声能力[1]、高导热性[2]、力学性能[3]、抗爆炸[4-5]、抗冲击[6]、隔热[7]性能等,且具有极高的可设计性,因此备受业界青睐。激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术是一种采用激光作为能量源,对金属粉末进行逐层扫描,将堆积的粉末床熔融来完成增材制造的技术。SLM 成形零件尺寸精度高、表面质量好、具有近乎100%的致密度且能够自由设计[8],适合用于制造点阵夹芯结构。
已有很多研究者对点阵夹芯结构的弯曲性能开展了研究。Gibson等[9]以简单梁为基础,提出了点阵夹芯板在三点弯曲和四点弯曲时的挠度和载荷关系公式,表明在弯曲条件下面板主要承受弯曲载荷,点阵结构主要承受剪切载荷。Su等[10]通过在夹芯板面板上打孔以降低面板的弯曲强度,研究发现,当芯子的剪切强度和面板的弯曲强度相等时,夹芯板整体的弯曲强度最高。Li等[11]发现点阵夹芯板的失效模式会相互影响,比如面板皱曲会加剧芯子的剪切破坏。Liu等[12]研究发现相对于体心立方点阵结构,点阵夹芯板可以提供更优异的弯曲刚度、强度和能量吸收性能。可以看出,近年来的研究重点偏向于点阵夹芯板的强度和失效模式,而随着应用的不断扩展,某些工业领域开始关注轻质高刚度夹芯板,并对其性能调控提出了需求,但是关于结构参数对夹芯板的柱面弯曲刚度和载荷-挠度曲线的影响方面研究较少。……
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