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机械强度2025年第03期:基于变截面支柱的点阵强化设计方法

来源:期刊VIP网 时间:


作者:李昊;朱奎;孙丰勇;韩基泰;李寅;

单位:南京信息工程大学自动化学院;无锡学院自动化学院;

摘要:体心立方(Body Centered Cubic, BCC)点阵结构具有优异的力学性能,然而节点处的应力集中现象限制了其力学性能的进一步发展。目前多采用添加球形节点或变截面支柱的方法来缓解节点应力集中,实现点阵结构的强化设计,但缺乏节点与支柱体积比对强化效果影响的研究。基于三角函数削减的新型变截面支柱,设计变截面体心立方(Variable Cross-section BCC, VC-BCC)点阵结构,并通过支柱的直接相连实现动态节点设计,以探究最佳的节点与支柱体积比。对VC-BCC结构体积进行理论公式估算,同时基于铁木辛柯梁模型,对VC-BCC结构的等效弹性模量进行理论分析,以等截面等效的方法建立简化模型。对不同节点支柱占比的VC-BCC结构进行了有限元仿真分析,通过选区激光熔融技术制造点阵试件进行准静态压缩试验。结果表明,理论计算与仿真分析相差较小,VC-BCC结构最大应力显著降低,且等效屈服强度提升明显。在所有分析中变截面参数为0.6的VC-BCC结构均表现优异,整体力学性能最佳。

关键词:节点强化;;点阵结构;;体心立方;;有限元仿真;;选区激光熔融

基金资助:无锡市科技发展计划(K20221051)~~