密度梯度的IWP点阵结构力-能协同响应OA

三周期极小曲面点阵结构是一种基于数学曲面的轻量化结构,广泛应用于增材制造领域,其中IWP(I-wrapped package)因轻质高强度适用于航天轻量化设计,且因力学性能可调控具有医用潜力。设计了一系列相对密度相同的IWP点阵结构,其中密度梯度包含线性、正弦函数和余弦函数梯度。为揭示梯度设计的优化潜力,对均匀点阵结构和梯度结构进行对比分析,利用数字光处理技术制备点阵结构,通过压缩试验对各结构的力学响应、吸能响应以及应力分布展开研究,优选出最佳的力-能协同响应结构,并通过有限元仿真验证压缩试验的可靠性。结果表明,对于各梯度结构的投影关系曲线,其峰值变化规律与构造的梯度函数的单调性高度一致;正弦点阵(SIN)结构具有优异的力-能协同响应特性,承载高应力的同时可协同进行稳定吸能,当达到致密化应变时,SIN结构每单位体积吸收的能量相较于均匀结构提高了17.65%。