使用生物启发的微型/宏观结构设计,量身定制3D打印复合材料的压缩性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 复合材料 复合材料 复合材料
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 自然复合材料由于有层次的设计,因此具有优越的机械性能.
• 制造复杂,高性能的人造复合材料仍然具有挑战性.
• 3D打印和剪切力为微结构层次复合材料提供了新的制造可能性.

研究的目的:

• 在布利甘德结构中3D打印玻璃微纤维增强复合材料.
• 为了研究散装和格子布利甘德复合材料的机械性能.
• 探索微型/宏观结构设计在增强复合材料性能方面的作用.

主要方法:

• 玻璃微纤维增强复合材料的3D打印.
• 具有格子设计的多孔布利甘德结构的制造.
• 机械测试 (压力应力,能量吸收) 和断裂分析.
• 数字模拟用于应力分布分析.

主要成果:

• 批量布利甘德复合材料在40°斜角下显示了最大的压力压力 (117 MPa) 和能量吸收 (19 MJ/m3).
• 带有25-50%多孔性的拉蒂斯布利甘德复合材料在90°俯仰角度表现出优越的性能.
• 在散装复合材料中识别了裂扭曲和桥梁,以及在格子结构中桥梁的辐射裂传播.

结论:

• 微型/宏观结构设计极大地影响压力强度,模量和能量吸收.
• 布利冈格子结构为轻质,高强度,能耗分散的复合材料提供了一个有前途的设计.
• 这些发现与航空航天,建筑和国防应用有关.