Gyroid结构力学性能及数值收敛性研究

摘要：

为了更好地揭示三周期极小曲面(TPMS)结构设计与力学性能参数之间的对应关系,研究了螺旋二十四面体Gyroid结构(GCS)不同网格参数的数值收敛性和不同排列方式的力学性能.设计了体积分数和胞元尺寸固定的GCS试件;基于单元参数变化的体素化模型,使用有限元方法对GCS进行收敛性分析;通过试件拉伸试验验证了仿真的正确性;最后以拉伸和弯曲工况研究了GCS在不同排列形式时的力学性能差异.研究结果表明:仿真分析与试验之间的抗拉强度、极限载荷误差在1.5％以内;基于体素化方法,调整雅可比参数值可显著降低收敛时的单元数量.对变厚度GCS力学性能做了定量分析,拉伸工况中,针对4×4×4结构,其等效弹性模量沿厚度方向变化最大可达14.41％;弯曲工况中,针对20×4×4结构,等效弹性模量最大差距为21.25％.

关键词：三周期极小曲面、收敛性、力学性能、体素化

所属期刊栏目：33

分类号：TG113.25;TG115.5(金属学与热处理)

资助基金：中国航空发动机集团产学研创新基金HFZL2019CXY027

在线出版日期：2022-12-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2790-2800