中文会议： 2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）

会议日期： 2018-11-23

会议地点： 中国黑龙江哈尔滨

主办单位： 中国力学学会固体力学专业委员会;国家自然科学基金委员会数理科学部

出版日期： 2018-10-31

作　　者： (）;

机构地区： 深圳大学

出　　处： 《2018年全国固体力学学术会议》

摘　　要： 请为满足航空航天领域对结构材料超高强度、超轻特性等特殊要求,点阵材料结构近些年来在海外迅速成为航空航天研究的前沿热点之一。该类结构不但具有多尺度效应带来的独特力学性能,同时具有极低的密度(3-500 kg/m3),并易于通过三维(3D)打印工艺制造。然而,目前的结构点阵单元大多仿照结构材料设计(面向立方、体心立方等),很少有针对使用工况进行逆向结构设计的研究。鉴于此,本文引入拓扑优化方法,首先基于Ansys workbench软件设计出最优耐压点阵结构单元,然后基于SpaceClaim平台,直接将该拓扑结构转化为可3D打印的3D结构,采用光固化3D打印方法,制备出331阵列的耐压点阵结构,最后研究该结构在静态、动态载荷下的原位力学响应。拓扑优化设计结果表明:最优耐压结构由四根弯曲梁支撑的拱形构造(图1a-c),该结构与墨鱼骨(深海墨鱼骨头,图1d,e)基本单元构造十分相似呈现,暗示出所设计结构具有很好的耐压能力。另外,该结构的相对密度(填充实体质量与边界虚拟质量比)仅为18%,说明了该结构具有极低的重量。原位试验结果发现逐级压溃损伤现象,且静、动态应力-应变曲线存在明显的水平段,共同表明了该结构具有很好的耐压、吸能性。

关 键 词： 拓扑优化 点阵结构 耐压设计 应变率

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