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机械强度2025年第02期:Octet-truss点阵结构的断裂行为研究及结构增韧设计

来源:期刊VIP网 时间:


作者:何婉青;王宇航;罗伟洪;王志勇;

单位:太原理工大学航空航天学院应用力学研究所;太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室;

摘要:Octet-truss点阵结构具有高强、高韧以及轻质化的特征,是工程领域的优选材料之一。对具有浅预制裂纹的Ti6Al4V Octet-truss点阵结构进行了三点弯曲试验,并结合数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术对断裂过程进行观测。为了深入研究点阵结构的断裂韧性,针对结构的三点弯曲断裂行为进行有限元分析,利用各向同性弹塑性力学模型表征结构杆件组元的力学响应,试验验证了模型的有效性。基于结构的弹塑性断裂行为,利用J积分法计算Octettruss点阵结构的断裂韧性。结果表明,Octet-truss点阵结构的断裂韧性与其相对密度、杆件长度的平方根呈正相关。对于裂纹尖端处的杆件组元,不同平面的杆件在相同截面尺寸下具有不同的应力状态和变形模式。针对结构的失效模式,通过优化不同平面杆件之间的截面尺寸比例平衡各杆件的应力状态,实现相同相对密度下的结构增韧。

关键词:Octet-truss点阵结构;;数字图像相关;;J积分;;数值模拟;;结构增韧设计

基金资助:国家自然科学基金面上项目(12272257);; 山西省基础研究计划项目(202203021211169)~~