基于高分子的3D打印晶格结构的实验和数值研究,其机械性能在很大程度上可以根据三次周期最小表面调节
Zhenjie Wang1, Menghui Xu1,2, Jianke Du1
1Smart Materials and Advanced Structure Laboratory, School of Mechanical Engineering and Mechanics, Ningbo University, Ningbo 315211, China.
Polymers
|March 13, 2024
概括
研究人员使用三次周期最小面 (TPMS) 和自扭曲方法开发了一种新的格子结构. 这种技术可以在3D打印结构中实现可调节的机械性能和增强的能量吸收.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 三重周期性最小表面 (TPMS) 广泛用于各种工业应用的格子结构设计.
- 现有的基于TPMS的结构往往表现出固有的异质性,限制了它们的可调的机械性能.
研究的目的:
- 提出一种基于TPMS的可调节异构性质的新型格子结构.
- 通过实验和数值方法研究这些结构的机械性能.
- 引入一种自扭曲变形策略,用于属性调制.
主要方法:
- 基于两种TPMS类型的聚合物3D打印格子结构的制造.
- 数字同质化,以调整TPMS结构到异型蜂巢格子.
- 准静态压缩实验与不同的扭转角度.
- 分析机械性能,能量吸收和结构稳定性.
主要成果:
- 自扭曲变形有效调整蜂晶格结构的机械性能.
- 能量吸收能力得到增强,结构崩的风险得到缓解.
- 结构性异构性被自我扭曲策略所减少.
- 实验和数值结果显示了很好的一致性.
结论:
- 提出的自扭曲策略为设计具有很大程度上可调节的机械性能的格子结构提供了一种有价值的方法.
- 这种方法推进了基于TPMS的格子结构领域,用于需要特定机械响应的应用.
- 该研究表明了将TPMS与用于先进材料设计的变形策略相结合的潜力.
