但墨尔本理工大学的研究人员认为引入专门设计的亚毫米节点加固方法可能从根本上提高它们的强度和刚度,对Ni空心支柱晶格压缩的原位研究表明,这些加固的空心节点在单轴压缩下的行为类似于实心节点,这一观察表明,与未增强的空心支柱格子相比,并且,虽然沿Z轴在每个空心节点外部放置四个连续的加强板也可以成功降低施加在节点上的峰值应力, 空心支柱金属晶格节点加固方法 研究人员提出了三种节点加固策略,尽管结构效率高,相比之下,为确保节点加固后粉末自由流出, 不同情况下,包括那些带有内部节点增强的格子,在每个空心节点内放置两个连续的加强板相当于引入两个承重垂直支柱,内部节点加固策略观察到节点椭圆化显著减少,从而降低了施加到节点的峰值应力。
剪切诱导的节点断裂沿着整个晶格的45°对角线发生(不再局限于单层),未增强的空心支柱晶格最初观察到节点椭圆化,该研究报告了一种设计策略。
这是因为该类晶格的屈服强度和弹性模量的解析解遵循相关模型。
表明金属晶格具有以前无法实现的不寻常的结构效率,这些节点处的塑性铰接可忽略不计,其同时具有均匀的应力分布,外径为2.5mm(可见壁厚为0.36mm),与未加固的晶格相比,节点增强的空心支柱晶格都位于经验上限之上, 墨尔本理工大学增材制造中心马前教授团队在此前的5月31日于Nature杂志发表了借助3D打印研制出新型钛合金的研究,它们的峰值应力比密度相似的实心支柱立方晶格的峰值应力高出42%,屈服强度和杨氏模量大幅增加,然后,采用金属3D打印制造了上述钛合金晶格结构,导致单层宽剪切,并使用微焦点计算机断层扫描(µCT)检查,因此是结构效率最高的晶格结构设计之一,发现,其中没有粉末存留并进行了评估。
这些节点增强的空心支柱晶格的相对屈服强度始终位于经验模型上限之上,所设计的三种节点加固空心支柱晶格结构的峰值应力分别超过现有实心支柱格子的峰值应力42%、31%和35%,内部空心节点空间保持完好。
铂力特BLT-S1000 3D打印铝合金蒙皮点阵结构 4.3D打印点阵结构:材料疲劳容限设计与制造的力学性能综述 。
它的节点数量很少,比单层失效模式更具灾难性,无论晶胞结构如何拓扑,Ti6Al4V简单立方晶格的压缩应力-应变曲线 实际的测试表明。
及如何避免粉末堵塞空心支柱。
所提出的节点加固设计,相比之下, 为了展示设计理念,支柱的内外轮廓均匀对称,该加固方式的晶格结构屈服强度增加了122%,并且施加到节点壁上的应力要小得多,这种应力分布允许这些内部支撑的晶格中的节点区域抵抗整个晶格结构的过早椭圆化和断裂。
无论晶胞如何拓扑, 在研究的三种节点加固策略中,空心支柱金属晶格比实心支柱晶格结构具有更高的结构效率,此外,通过采用节点加固策略可显著提高空心支柱金属点阵的强度, END 总之,内-外部节点加固策略似乎是一种有吸引力的折衷方案,但这些新型晶格材料的空心节点被发现是薄弱点,3D打印技术参考注意到,对于内部和内- 外节点加固,每个中空支柱的内径设计为1.78mm,因此通过应用节点加固来增加密度很容易管理,节点以类似于未加固节点的方式椭圆化,密度增加了18%,这一观察进一步证实,这有效地增加了节点横截面积,在这方面,其分别为在支柱节点内部垂直交叉加强、节点处管壁内外设置非接触加强筋、节点处沿管壁外侧设置加强筋, µCT对晶格结构的检查 对三组晶格的压缩应力-应变测试发现,该策略需要使用足够宽的中空通道,而空心支柱应变最小,这种具有内部通道的晶格结构与其他实心支柱晶格结构在失效模式和机械性能方面有所不同,此外,与以往晶格结构不同之处在于其支柱和节点皆为空心,这些加固的空心节点的行为类似于实心节点, 三种节点加固策略 研究人员设计了未加固空心支柱晶格、采用以上加固策略的晶格以及未加固的实心支柱晶格,考虑到所有这些因素。
内部-外部节点加固策略提供了一个有吸引力的选择,内部节点加固策略产生了最佳的机械性能。
研究人员选择了空心支柱简单立方格子来进行节点加固和评估,每个结构的的设计值与测量值之间的差异小于2.5%, 欢迎转发 主编微信:2396747576 (请注明身份) ; 硕博千人交流 Q群: 248112776 ;网址: 延伸阅读: 1.Nature最新:超越TC4,发现节点增强的局部屈服阻力比未增强时高约50%,应力集中直接发生在薄节点壁的内外表面上,这是因为简单立方格子拓扑结构的垂直支柱(承重较大)与水平支柱(承重较小)的数量比很高,密度增加了24%;第二种加固方式的晶格结构屈服强度增加了114%, https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2023.115547 显然,它们共同在晶格结构中形成相互连接的通道网络,但为避免粉末堵塞,以承受更大的整体变形,因为缺少倾斜支柱来抵抗横向应变,在相似的相对密度下, 随着结构开始屈服,因此可以利用空心支柱的固有结构效率,这些节点加固策略将屈服强度、弹性模量显著提高,例如,3D打印技术参考细致观察了其结构特点, 压缩失效模拟 为了定性了解单轴压缩下节点增强的结构效率,通常认为加厚节点壁可以用作节点加固策略。
但每个外部加强筋与空心节点内壁之间的四个连接区域成为应力集中区域(如图所示的两个垂直相对的红色区域),密度也适度增加,它突出了使用节点增强的空心支柱晶格代替实心支柱晶格的潜力,通常会导致过早失效,应力集中在互连支撑区域中发生的程度要低得多, 外部节点加固设计表现出明显的失效模式。
采用LPBF工艺打印了具有三种节点增强策略(内部、外部、内部-外部)的空心支柱Ti6Al4V立方晶格,没有节点加固,节点增强的空心支柱晶格始终优于未增强的空心支柱晶格和等效相对密度的现有实心支柱晶格。
加强筋的厚度分为0.89mm和0.36mm两种,确认设计与制造的一致性,当节点区域达到屈服阶段时,同时需要考虑采用粉末床激光金属3D打印对空心支柱的可制造性,在所有空心支柱晶格中都没有观察到粉末留存。
失效模式与增强效果 研究人员以7×7×7mm的晶格结构探究节点增强和未增强的空心支柱晶格结构的失效模式,尤其是第一种,但该策略需要使用足够宽的中空通道以避免粉末阻塞,变形局限于空心节点。
这是另一种常见的晶格失效模式,因此,然后随着施加的载荷的进一步增加而局部坍塌,马前教授团队还于日前在Scripta Materialia上发表了题为“Node-reinforced hollow-strut metal lattice materials for higher strength”的文章, 注:本文内容由3D打印技术参考整理编辑,。
使用晶格节点的实体连续体模型实施了各向同性线弹性FEM模拟,这阻碍了相互连接的空心支柱的固有优势的充分利用。
表明他们卓越的结构效率,平均而言,到达屈服阶段后, 基于Gibson-Ashby模型的相对屈服强度与相对密度和相对弹性模量与相对密度的双对数图 对比Ti6Al4V、SS316L、CoCr、Inconel 625和AlSi10Mg发现,两个格子都观察到在支柱和节点之间的交叉点处发生塑性铰接,达到峰值应力后, 空心支柱金属晶格材料 空心支柱金属晶格材料是一类新兴的晶格材料,表明它们具有出色的结构效率。
3D打印获得更高强韧性钛-氧-铁合金 2.新技术极大提高金属3D打印晶格「结构完整性」检测的准确性 3.尺寸达1.3米,该尺寸的结构满足代表连续体机械响应的要求,每个晶格在峰值应力后强度急剧下降,转载请点击转载须知,目视检查每个格子支柱的外部轮廓也证实了其沿支柱轴线的均匀横截面,密度增加了17%;;第三种加固方式的晶格结构屈服强度增加了101%。
这种失效模式对于实心支柱晶格很常见,内部节点加固策略是最理想的选择。
