面向选区激光熔化增材制造的多孔结构设计与力学性能分析

作     者：石岩 张恒 SHI Yan;ZHANG Heng

作者机构：长春理工大学机电工程学院长春130022 长春理工大学科技部光学国际科技合作基地长春130022 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2017YFB1104601) 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2023年第59卷第18期

页      码：175-185页

摘      要：面向选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造轻质高强多孔结构的需求,采用拓扑优化设计方法,通过调节孔隙率和载荷施加位置对正六面体进行结构优化,得到了点、线和面拓扑多孔结构,并利用SLM技术制备了AlSi10Mg多孔结构试样。通过压缩试验测试多孔结构的力学性能,采用有限元法分析多孔结构的破坏机理。结果表明,随着孔隙率的增加,点、线和面拓扑多孔结构的屈服强度和弹性模量逐渐降低。有限元分析表明,面拓扑多孔结构的应力分布是最均匀,在相同压缩位移下,面拓扑多孔结构的力学性能最佳,线拓扑多孔结构次之,点拓扑多孔结构的力学性能最差。该结果证明了面拓扑优化是三种优化方式中最理想的一种。采用经典的Gibson-Ashby模型建立了力学性能与几何参数之间的数学关系,可用来预测三种多孔结构的孔隙率与力学性能关系,为多孔结构的应用提供了理论依据。

主 题 词：选区激光熔化 拓扑优化 多孔结构 力学性能 有限元法 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2023.18.175

馆 藏 号：203124652...