PLA BCC 格子结构的低速度冲击行为:使用新型无维指数进行实验和数值调查
Giuseppe Iacolino1, Giuseppe Mantegna1, Emilio V González2
1Department of Engineering and Architecture, Kore University of Enna, Cittadella Universitaria, 94100 Enna, EN, Italy.
聚乳酸 (PLA) 中较薄的支柱体体中心立方体 (BCC) 格子板在低速度冲击时吸收更多的能量. 这一发现突显了优化格子设计的潜力,以提高轻质结构的能量吸收.
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:
- 格子结构提供高强度与重量比,非常适合用于航空航天和汽车行业.
- 身体中心立方体 (BCC) 格子因其规律性和机械性能而受到青.
- 增材制造 (AM) 便于创建复杂的,定制的格子设计.
研究的目的:
- 为了研究基于聚乳酸 (PLA) 的BCC网格面板的低速度撞击行为,具有不同的支柱直径.
- 评估和比较BCC1.5 (1.5毫米) 和BCC2 (2毫米) 格子板的能量吸收 (EA) 能力.
- 引入和验证一个无维参数 (D*),用于描述变形模式和结构效率.
主要方法:
- 在PLA BCC晶格板上进行低速撞击试验.
- 执行有限元模拟以建模冲击行为和估计EA.
- 使用一个新的无维参数 (D*) 来分析局部塑料缩与全球排位.
主要成果:
- BCC1.5格子面板 (1.5毫米支架) 的能量吸收比BCC2面板 (2毫米支架) 的能量吸收更高.
- 尽管硬度较低,但较薄的支柱在动态负载下有助于增强能量消耗.
- 有限元模拟准确估计了EA,并验证了分析变形异质性的D*指数.
结论:
- 杆直径显著影响受冲击的BCC格子结构的能量吸收能力.
- D*指数为评估格子材料的结构效率和变形模式提供了一个精细的指标.
- 优化支架几何学对于最大限度地提高AM生产的晶格组件的能量消耗至关重要,用于苛刻的应用.
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