【摘 要】
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泡沫材料在密度、导热、吸能、比刚度等方面有巨大优势,一直是人们关注的热点,被广泛应用到各个领域。而球壳胞元轻质多孔材料是由完全相同的空心球按照一定排列方式堆积而成的轻质材料。这种材料比普通泡沫材料在孔隙率和胞元尺寸方面有良好的可控性,且力学性能的可预测性和稳定性好。利用3D打印技术制作了简单立方堆积的球壳胞元轻质多孔材料,所用的基体材料是聚乳酸。将制备好的球壳胞元轻质多孔材料进行单向准静态压缩实验
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泡沫材料在密度、导热、吸能、比刚度等方面有巨大优势,一直是人们关注的热点,被广泛应用到各个领域。而球壳胞元轻质多孔材料是由完全相同的空心球按照一定排列方式堆积而成的轻质材料。这种材料比普通泡沫材料在孔隙率和胞元尺寸方面有良好的可控性,且力学性能的可预测性和稳定性好。利用3D打印技术制作了简单立方堆积的球壳胞元轻质多孔材料,所用的基体材料是聚乳酸。将制备好的球壳胞元轻质多孔材料进行单向准静态压缩实验。用有限元软件ANSYS建立了模型,计算结果与实验数据进行了对比,验证模型的可行性,得到了比较好的效果。本文研究对象是基于3D打印制作的聚乳酸材质的球壳胞元轻质多孔材料。基于简单立方堆积球壳胞元轻质多孔材料的对称性,将有限元模型进行简化,得到了代表性体元模型。通过施加对称边界条件,模拟分析了整体材料的弹塑性性能。分析了空心球壳壁厚、空心球间连接孔径等特质参数对简单立方堆积的球壳胞元轻质多孔材料弹性模量、泊松比、比模量、屈服极限的影响。针对体心立方堆积和面心立方堆积的几何特点,建立了相应的代表性体元模型。将三种立方堆积的材料弹塑性进行了对比,研究了不同特质参数组合下,三种球壳胞元轻质多孔材料的弹塑性性能的差异。模拟分析了简单立方堆积的球壳胞元轻质多孔材料的抗冲击性能。从多个抗冲击性能评价指标角度出发,研究了不同空心球壁厚、连接孔径等参数对材料抗冲击性能的影响。
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