在状腺增材制造样本上的自由边界效应的有限元素建模
Elizabeth Mathey1, Amanda Heimbrook2, R D Carpenter1
1Department of Mechanical Engineering, University of CO Denver, Denver, CO, USA.
Computer methods in biomechanics and biomedical engineering
|March 12, 2024
概括
有限元模型显示,3D打印的格子结构表现出自由边界效应. 螺旋体结构中较高的多孔度和较少的单元细胞显著降低了机械性能,高达20%.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 3D打印使复杂的多孔格子架构成为可能.
- 自由边界效应会影响格子中的机械性能,受单元细胞重复的影响.
- 甲状腺结构是理解这些影响的关键焦点.
研究的目的:
- 为了研究孔隙性,单元细胞大小和样本大小如何影响3D打印格子中的机械行为.
- 使用有限元分析,模拟陀螺结构中的自由边界效应.
- 量化设计参数对有效模量的影响.
主要方法:
- 使用了有限元模型 (FEM).
- 在轴向压缩下模拟了带有不同孔径和单元细胞重复的样本.
- 计算有效模量以评估机械性能.
主要成果:
- FEM准确地捕捉了自由边界效应和实验趋势.
- 较高孔径格子对自由边界效应的敏感性增加.
- 在单位细胞重复数较少的样本中,可观察到高达20%的模量减少.
结论:
- 设计选择,如多孔性和单元细胞大小,极大地影响了状腺晶格结构的机械行为.
- 了解自由边界效应对于优化3D打印格子设计至关重要.
- 这项研究增强了对状腺结构力学和设计影响的理解.


