于敏，周斌，郑银环

基于TPU材料的Kelvin结构缓冲性能研究

于敏，周斌，郑银环

（武汉理工大学，武汉 430000）

探究TPU材料Kelvin结构缓冲性能，为包装缓冲减振提供新方案。设计不同尺寸规格的Kelvin结构及正六边形结构，利用3D打印完成实体成型，开展力学压缩试验，进行对比分析。TPU材料Kelvin结构具备较优良的压缩回弹率；随着相对密度、尺寸等级的不断增加，其最大应力相应增加；中等尺寸规格情况下，其力学性能最优；在吸收相同能量的情况下，TPU材料的Kelvin结构的应力小于正六边形结构。TPU材料的Kelvin结构具备较优良的力学性能，有一定的工程适应性。

Kelvin结构；实验测试；力学性能

3D打印作为先进制造业中有代表性的技术领域，改变了传统的生产模式。随着柔性材料TPU（Thermoplastic Polyurethanes）3D打印技术的不断成熟[1]，3D打印的应用范围也逐渐扩大，其中在缓冲领域的应用包括缓冲鞋垫[2-3]、缓冲夹层等。常见3D打印TPU材料缓冲夹层结构包括正六边形[4-5]、正四边形、正三角形[6]、体心立方[7]、Kelvin[8-9]等结构等。国内外学者在研究TPU材料3D打印缓冲结构的过程中，往往通过三维建模完成缓冲结构设计，借助3D打印由TPU材质线材完成实物成型，进而通过静态压缩或动态冲击实验进行力学性能分析。蜂窝结构是目前国内研究最广泛的。Simon等[4-5]、刘翔[6]、张亚男[7]、阮班超[10]借助3D打印，完成了不同尺寸规格的蜂窝结构的成型，并通过上述方法进行力学性能分析。结果显示，由3D打印的TPU蜂窝结构与膨胀闭孔聚氨酯泡沫具备相当的能量吸收效率，不同密度下，吸收总能、质量比吸能等能量吸收性能会产生变化。……