【摘 要】
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点阵结构质量轻,具有极强的抗屈曲、抗冲击能力,该结构在压缩过程中几乎维持恒定的能量吸收效率,可以用作吸能装置。目前点阵结构已应用于航空航天结构、交通代步工具以及爆炸和冲击防护系统。本文自行设计了叠加点阵结构,并对其力学性能与吸能性进行研究,可望得到高力学性能与高吸能性的点阵结构,论文工作具有理论与实际意义。本文在传统点阵结构基础上,设计了三种叠加点阵结构(SR结构、BS结构、BR结构),并以316
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点阵结构质量轻,具有极强的抗屈曲、抗冲击能力,该结构在压缩过程中几乎维持恒定的能量吸收效率,可以用作吸能装置。目前点阵结构已应用于航空航天结构、交通代步工具以及爆炸和冲击防护系统。本文自行设计了叠加点阵结构,并对其力学性能与吸能性进行研究,可望得到高力学性能与高吸能性的点阵结构,论文工作具有理论与实际意义。本文在传统点阵结构基础上,设计了三种叠加点阵结构(SR结构、BS结构、BR结构),并以316L不锈钢粉末作为原材料,采用激光选区熔覆成形技术(SLM)制备了叠加点阵结构试样;实验测试了叠加点阵结构试样的准静态压缩与动态压缩行为;数值模拟了叠加点阵结构的准静态和动态压缩下力学响应,进一步分析了叠加点阵结构的变形机理与吸能性。实验结果表明:叠加点阵结构的强度和刚度均随相对密度的增加而提高;在准静态和动态压缩下均表现出明显的三个阶段,即小应变范围的弹性阶段、长距离的塑性平台阶段以及压缩致密阶段;其动态压缩下真实应力应变曲线的初始峰值应力随相对密度增大而增大。数值模拟叠加点阵结构的准静态和动态压缩行为结果与实验结果基本一致,进一步研究表明:以拉伸和弯曲为主的变形模式是叠加点阵结构的变形特征,但变形机制与叠加点阵结构内部竖杆位置及占比有关;以斜杆为主的BR结构塑性平台远低于以竖杆为主的BS和SR结构;叠加点阵结构的吸能性优势明显,其能量吸收是相同桁架直径传统点阵结构的14倍之多;三种叠加点阵结构中吸能性最好的是SR结构,其能量吸收为其它叠加点阵结构的1.21倍以上,比吸能为其它叠加点阵结构的1.47倍以上。
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