多孔钛合金拓扑优化设计及性能研究

作     者：张永弟 孙宝钰 王伟志 杨光 Zhang Yongdi;Sun Baoyu;Wang Weizhi;Yang Guang

作者机构：河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018 

基　　金：河北省自然科学基金(E2017208128) 河北省技术创新引导计划(20477706D) 中央引导地方科技发展资金(206Z1806G) 石家庄市科学技术研究与发展计划(201200313A) 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2024年第53卷第3期

页      码：807-814页

摘      要：为了得到具有良好力学性能和高渗透性的钛合金多孔结构,需要在多孔结构的孔隙率与强度之间保持权衡。以人体膝关节胫骨假体为研究对象,首先,根据胫骨受力状态,采用拓扑优化设计并重构不同载荷工况下的抗压、抗剪单胞结构(TO-P1、TO-P2、TO-S1、TO-S2),与几种常见的基本单胞结构(bcc、fcc、rdc、dcc)进行研究比较;其次,通过对不同类型多孔钛合金进行压缩、剪切性能仿真,研究不同拓扑形态的多孔钛合金关于抗压、抗剪的力学性能,并采用SLM技术成型多孔钛合金压缩试件,验证了仿真分析的有效性;最后,选择力学性能较优的4种多孔钛合金进行渗透性分析。结果表明,TO-S2结构的抗压、抗剪力学性能和渗透性能最为出色,适合作为压剪载荷类植入物的多孔结构。

主 题 词：多孔结构 拓扑优化 Ti6Al4V合金 选区激光熔化 力学性能 渗透性能 

学科分类：07[理学] 0806[工学-电气类] 070205[070205] 08[工学] 080203[080203] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.12442/j.issn.1002-185X.20230123

馆 藏 号：203127312...