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点阵夹芯板加成型失效模式及其缺陷敏感性。 (英语) Zbl 07679149号

摘要:添加制造工艺极大地促进了晶格结构的发展,并使制造复杂的晶格夹层结构成为可能。工程中经常会出现面内压缩载荷,例如航天器的主要结构。为了揭示未来潜在的工程应用前景,本文重点研究了采用添加法制造并承受面内压缩的格子夹芯板。首先,提出了面内压缩下格构夹芯板的五种破坏模式,包括欧拉屈曲、剪切屈曲、面板凹陷、面板起皱和面板破碎。其次,提出了一种优化方法,以获得最佳尺寸,包括面板厚度、杆长、杆截面尺寸、杆倾斜角和单元宽比。然后,利用光学显微镜测量试样的几何缺陷,进行面内压缩实验。采用数值方法说明了支柱、面板和整体形状缺陷对失效行为的影响。通过引入这些缺陷,数值结果可以与实验结果很好地吻合,并解释了主要由压杆半径缺陷引起的破坏机理。

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参考文献:

[1] 德斯潘德,VS;弗莱克,NA;Ashby,MF,《八方晶格材料的有效特性》,J.Mech。物理学。固体,49,8,1747-1769(2001)·Zbl 1011.74056号 ·doi:10.1016/S0022-5096(01)00010-2
[2] 库瓦斯特拉,GW;德斯潘德,VS;Wadley,HNG,铝制时效硬化四面体晶格桁架结构的压缩性能,材料学报。,52, 14, 4229-4237 (2004) ·doi:10.1016/j.actamat.2004.05.039
[3] 卡内罗,VH;Puga,H。;Meireles,J.,用有限元分析再入结构中辅助行为的几何相关性,学报。机械。罪。,32, 2, 295-300 (2016) ·Zbl 1348.74307号 ·doi:10.1007/s10409-015-0534-2
[4] Zhang,Y。;尚,S。;Liu,S.,预测周期性复合材料有效热膨胀系数的渐近均匀化新实现算法,Acta。机械。罪。,33, 2, 368-381 (2017) ·Zbl 1372.74075号 ·doi:10.1007/s10409-016-0618-7
[5] 埃文斯公司;哈钦森,JW;Ashby,MF,蜂窝金属系统的多功能性,Prog。材料科学。,43, 3, 171-221 (1998) ·doi:10.1016/S0079-6425(98)00004-8
[6] 严,HB;张,QC;卢,TJ;Kim,T.,单相强制对流中的轻型X型金属晶格,国际热质传递杂志。,83, 273-283 (2015) ·doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.11.061
[7] Wang,J。;埃文斯公司;Dharmasena,K。;HNG Wadley,《关于具有Kagomé型芯的桁架板的性能》,国际固体结构杂志。,40, 25, 6981-6988 (2003) ·doi:10.1016/S0020-7683(03)00349-4
[8] 风扇,H。;Yang,W.,《晶格结构的等效连续体方法》,《机械学报》。索里达币。,19, 2, 103-113 (2006) ·文件编号:10.1007/s10338-006-0612-x
[9] 风机,HL;金,FN;方,DN,网架材料的非线性力学性能,马特。设计。,30, 3, 511-517 (2009) ·doi:10.1016/j.matdes.2008.05.061
[10] 李,M。;Wu,LZ;马,L。;王,B。;关,ZX,全复合材料角锥网架夹芯结构的力学响应,J.Mater。技术。,27, 6, 570-576 (2011) ·doi:10.1016/S1005-0302(11)60110-2
[11] 尹,S。;Wu,L。;Nutt,S.,空心复合材料金字塔格构夹芯柱的平面内压缩,J.Compos。材料。,48, 11, 1337-1346 (2014) ·doi:10.1177/0021998313485309
[12] DT奎海拉尔特;Wadley,HNG,带空心桁架的金字塔格构桁架结构,Mater。科学。工程师A,397,1-2132-137(2005)·doi:10.1016/j.msea.2005.02.048
[13] 李,M。;赖,C。;郑琦。;Han,B。;Wu,H。;Fan,H.,通过3D打印技术验证的分层等网格结构的设计和机械性能,Mater。设计。,168107664(2019)·doi:10.1016/j.matdes.2019.107664
[14] 尹,S。;陈,H。;李,J。;Yu,德克萨斯州;Xu,J.,建筑水平对层次晶格材料力学性能的影响,国际力学杂志。科学。,157-158, 282-292 (2019) ·doi:10.1016/j.ijmecsi.2019.04.051
[15] 徐,G-D;翟,J-J;曾涛。;Wang,Z-H;Cheng,S。;Fang,D-N,梯度格构夹芯复合材料梁的响应,复合材料。结构。,119, 666-676 (2015) ·doi:10.1016/j.compstruct.2014.09.042
[16] SY Choy;苏纳,C-N;Leong,KF;Wei,J.,通过选择性激光熔化制造的功能梯度晶格结构的压缩特性,Mater。设计。,131, 112-120 (2017) ·doi:10.1016/j.matdes.2017.06.006
[17] Chen,L。;张杰。;杜,B。;周,H。;刘,H。;郭莹,梯度格构柱状结构在轴向冲击载荷下的动态破碎行为和能量吸收,薄壁结构。,127, 333-343 (2018) ·doi:10.1016/j.tws.2017.10.048
[18] 李,M。;Sun,F。;赖,C。;风扇,H。;吉,B。;Zhang,X.,复合材料分层等网格加筋圆柱的制造与测试,Compos。科学。技术。,157, 152-159 (2018) ·doi:10.1016/j.compscitech.2018.01.040
[19] 蒂莫申科,SP;Gere,JM,弹性稳定性理论(1961),纽约:McGraw-Hill,纽约
[20] JW Hutchinson;He,MY,《金属泡沫芯夹层圆柱壳的屈曲》,《国际固体结构杂志》。,37, 46-47, 6777-6794 (2000) ·兹比尔0994.74026 ·doi:10.1016/S0020-7683(99)00314-5
[21] 熊,J。;Ghosh,R。;马,L。;瓦齐里,A。;Wang,Y。;Wu,L.,具有轻质金属晶格桁架芯和碳纤维增强复合材料面板的夹层壁圆柱壳,复合材料。A申请。科学。制造,56,226-238(2014)·doi:10.1016/j.compositesa.2013.10.008
[22] 李伟(Li,W.)。;Sun,F。;王,P。;风扇,H。;Fang,D.,一种新型碳纤维增强格构桁架夹芯圆柱体:制造和实验,Compos。A申请。科学。制造,81,313-322(2016)·doi:10.1016/j.compositesan2015.11.034
[23] Meng,G。;吉,B。;Han,H。;顾,C。;林·R。;Peng,F.,选择性激光熔化制造的创新圆柱体的设计与模拟,Chin。J.Aeronaut。,32, 1, 133-142 (2019) ·doi:10.1016/j.cja.2018.10.101
[24] 科特,F。;比亚吉,R。;Bart-Smith,H。;Deshpande,VS,金字塔夹芯柱的结构响应,国际固体结构杂志。,44, 10, 3533-3556 (2007) ·Zbl 1121.74392号 ·doi:10.1016/j.ijsolstr.2006.10.004
[25] 李,M。;Wu,L。;马,L。;王,B。;关,Z.,端压下全复合角锥桁架夹芯柱的结构响应,合成。结构。,93, 1964-1972 (2011) ·doi:10.1016/j.compstruct.2011.03.004
[26] 熊,J。;马,L。;Wu,L。;刘杰。;Vaziri,A.,复合金字塔桁架夹芯柱的力学行为和失效,Compos。B部分,42,938-945(2011)·doi:10.1016/j.composites.2010.12.021
[27] 国际,I.A.:添加剂制造-一般原则-术语。瑞士。(2015)
[28] 歌唱,SL;FE Wiria;Yeong,WY,《晶格结构的选择性激光熔化:可制造性和机械行为的统计方法》,机器人。计算。集成。制造,49,170-180(2018)·doi:10.1016/j.rcim.2017.06.006
[29] 袁,S。;沈,F。;Bai,J。;蔡,CK;魏杰。;Zhou,K.,选择性激光烧结制备的三维软紫外晶格结构:TPU粉末评估和工艺优化,马特。设计。,120, 317-327 (2017) ·doi:10.1016/j.mades.2017.01.098
[30] Parthasarathy,J。;Starly,B。;Raman,S。;Christensen,A.,电子束熔化多孔钛(Ti6Al4V)结构的机械评估,J.Mech。行为。生物识别。材料。,3, 3, 249-259 (2010) ·doi:10.1016/j.jmbbm.2009.10.006
[31] 詹姆斯迪尼亚,M。;Wang,L。;Tong,W。;Ajlounic,R。;Kovacevica,R.,电子束熔化(EBM)产生的牙科植入物的疲劳特性,J.Mater。过程。技术。,226, 255-263 (2015) ·doi:10.1016/j.jmatprotec.2015.07.013
[32] 卡拉穆兹·拉瓦里,MR;Kadkhodaei,M。;Badrosamay,M。;Rezaei,R.,通过熔融沉积模型制造的胞状晶格结构力学性能的数值研究,国际力学杂志。科学。,88, 154-161 (2014) ·doi:10.1016/j.ijmecsci.2014.08.009
[33] Leary,M。;Mazur,M。;埃兰巴西里尔,J。;麦克米伦,M。;Chirent,T。;Sun,Y.,AlSi_12Mg晶格结构的选择性激光熔化(SLM),马特。设计。,98, 344-357 (2016) ·doi:10.1016/j.matdes.2016.02.127
[34] 北高野。;Takizawa,H。;温,P。;Odaka,K。;松下,S。;Abe,S.,《具有几何缺陷和材料性能不确定性的选择性激光烧结晶格结构表观压缩刚度的随机预测》,《国际力学杂志》。科学。,134, 347-356 (2017) ·doi:10.1016/j.ijmecsci.2017.08.060
[35] 刘,L。;Kamm,P。;加西亚·莫雷诺,F。;班哈特,J。;Pasini,D.,《不完美三维金属晶格的弹性和失效响应:选择性激光熔化引起的几何缺陷的作用》,J.Mech。物理学。固体,107,106-184(2017)·doi:10.1016/j.jmps.2017.07.003
[36] 乔塔马,R。;Idapalapati,S。;Feih,S.,《通过熔融沉积建模打印和表征卡戈姆晶格结构》,Mater。设计。,137, 266-275 (2018) ·doi:10.1016/j.matdes.2017.10.022
[37] Goodier,JN,《夹层板的圆柱形屈曲》,J.Appl。机械。,13, 253-260 (1946)
[38] Ley,R.P.,Lin,W.,Mbanefo,U.:夹层结构中的面板褶皱。莱斯顿。报告编号(1999)
[39] Engesser,F.:Ueber die Ninickfestigkeit gerader Stabe(尤伯·迪·尼克费斯蒂基特·杰拉德·斯塔布)。Zeitschrift fuZeitschricft fur Architektur und Ingenieurwesen建筑事务所35(4),455-462(1889)(德语)
[40] 新泽西州霍夫;Mautner,SE,《三明治型面板的屈曲》,J.Aeronaut。科学。,12, 285-297 (1945) ·数字对象标识代码:10.2514/8.11246
[41] Yusuff,S.,《三明治结构中的褶皱理论》,J.R.Aeronaut。《社会学杂志》,59,30-36(1955)·文件编号:10.1017/S0368393100131761
[42] Bansemir,H.,Pfeifer,K.:空间应用用薄纤维增强面蒙皮夹层结构的局部稳定性。SAMPE欧洲第三章技术会议记录;(1983)
[43] SY Choy;孙,C-N;Leong,KF;Wei,J.,通过选择性激光熔化制备的Ti-6Al-4V晶格结构的压缩特性:设计、取向和密度,Addit。制造,16,213-224(2017)·doi:10.1016/j.addma.2017.06.012
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