激光选择性烧结控制了灵活TPMS结构的形成
Chenhao Xue1, Nan Li1,2, Shenggui Chen1,3
1School of Mechanical Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830047, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|December 23, 2023
概括
灵活的机械超材料通过卓越的能量吸收和舒适度来增强运动设备. 这项研究引入了一种新的设计方法,用于三次周期的最小表面格子结构,优化运动员的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 运动工程 运动工程
背景情况:
- 灵活的机械超材料为体育设备提供了增强的轻量,舒适性和能量吸收.
- 三次周期性最小表面 (TPMS) 格子结构提供可控制的性能,超过传统设计.
- 超材料的进步对于改善运动员福祉和竞争表现至关重要.
研究的目的:
- 用建模方程和同质化理论引入TPMS格子结构的参数设计方法.
- 为体育应用制造和分析统一的灵活TPMS格子结构.
- 研究几何形状和体积分数对机械性能的影响,并探索梯度/混合设计.
主要方法:
- 基于TPMS方程和同质化理论模拟的参数建模.
- 使用热塑性聚氨的激光选择性烧结制造柔性TPMS格子结构.
- 压缩试验和有限元分析,以评估超弹性反应,弹性模量和能量吸收.
主要成果:
- 用参数方法设计具有可调节弹性模量的TPMS格子结构的已证明有效性.
- 制造灵活TPMS结构的特点是超弹性反应,应力-应变曲线和能量吸收.
- 确定了几何形状和体积分数作为影响机械性能的关键因素.
结论:
- 开发的参数方法可以精确控制TPMS格子结构的弹性模量.
- 灵活的TPMS格子结构由于可调节的机械特性,对先进的体育设备具有很大的潜力.
- 梯度和混合TPMS设计在运动应用中在弹性,能量吸收和冲击吸收方面提供了进一步的优势.
