3D打印多孔金属结构在压缩载荷作用下的力学行为及响应机制

为全面认识AlSi10Mg多孔结构在压缩载荷作用下的力学行为、损伤模式及吸能机制,从而展开了一系列的实验和数值模拟研究。对标高冲击、强吸能、轻量化特性需求,设计优化了三种体积分数AlSi10Mg多孔结构。通过不同加载速率下的实验研究,获得了不同体积分数AlSi10Mg多孔结构的力学行为,包括应力–应变关系、结构承载状态、变形破坏模式及能量吸收特性。
损伤断面细观结构损伤模式指出该AlSi10Mg多孔结构同时具有韧性和脆性双重力学特性。数值模拟研究表明,该AlSi10Mg多孔结构沿斜截面相对错动而发生剪切破坏,且破坏位置与轴向加载方向几乎呈45°,这一破坏模式是导致其结构损坏的最直接原因,揭示了AlSi10Mg多孔结构在压缩载荷作用下的损伤破坏机理。文中构建的多孔结构归一化能量吸收模式,较好地诠释了该AlSi10Mg多孔结构能量吸收状态,并给出了其结构敏感位置,研究结果为同行在结构设计及优化时提供了重要的参考依据。