增材制造镍钛仿生结构缓冲吸能及自恢复特性研究

摘要：

蜂窝结构由于具有优异的可设计性、剪切模量、断裂韧性、抗冲击吸能等特性,在车辆碰撞、卫星着陆、军事装备等吸能结构设计和多功能优化方面具有巨大的应用潜力.以普通内凹蜂窝结构为基础,运用结构仿生学原理进行了仿生优化设计,建立了内凹蜂窝结构和仿花生壳结构的三维负泊松比承载结构,并利用有限元分析软件LS-DYNA进行数值仿真分析.同时以NiTi形状记忆合金这种有独特的形状恢复行为、低刚度、高强度、超弹性的材料为基材,运用选区激光融化技术制备了两种仿生结构样件,并对样件进行了准静态压缩试验.通过对比试验测试结果与数值仿真结果得出,两种结构在吸能减震方面均有着较好的应用前景.其中,3D仿花生壳承载结构有着更好的吸能承载特性.两种结构在5次13％的循环压缩试验后,经过水浴加热后均可达到99％以上的形状恢复效率,为未来具有自恢复功能的缓冲结构的设计提供了参考.

关键词：工程仿生学、仿生结构设计、增材制造、负泊松比、准静态压缩、数值模拟

所属期刊栏目：41

分类号：TB383(工程材料学)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;吉林省科技发展计划;吉林省科技发展计划;汽车仿真与控制国家重点试验室自由探索项目;吉林省教育厅十三五科学技术项目;吉林大学博士研究生交叉学科科研资助计划;吉林省科技厅项目

在线出版日期：2022-11-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：279-285