功能梯度三周期极小曲面的三点弯曲力学性能分析
史尧臣1
韩金虎1
段海涛1
卢祉怡1
杨凤双1
杜迎宇2
1.长春大学 机械与车辆工程学院,长春 1300222.长春职业技术大学 机电学院,长春 130033
摘要：[目的]针对三周期极小曲面梯度设计中孔隙率单方向线性渐变的局限,基于Primitive曲面多孔结构,开展孔隙率与梯度设计对其三点弯曲力学性能的影响研究,提出适配结构应力分布的孔隙率梯度优化方法.[方法]首先,基于Primitive曲面隐式函数,构建3种孔隙率的均厚多孔结构模型,明确孔隙率对结构力学性能的影响规律;其次,依据均厚结构三点弯曲受载的应力分布特征,提出M形孔隙率梯度设计方案,实现高应力区孔隙率精准调控;然后,采用光固化成形技术制备试件,基于Ansys软件开展三点弯曲工况有限元仿真;最后,通过三点弯曲试验,分析孔隙率及梯度设计对结构弯曲力学性能的影响机制.[结果]结果表明,厚多孔结构抗弯性能与孔隙率呈负相关,孔隙率从35%降至30%时,弯曲刚度提升53.6%;与32.5%孔隙率均厚结构相比,M形梯度结构弯曲刚度提升17.8%、强度提升28.2%,质量仅增加3.7%;该方法可有效缓解应力集中,在轻量化前提下提升多孔结构抗弯性能,为多孔承载结构梯度优化设计提供参考.
关键词：三周期极小曲面孔隙率功能梯度抗弯性能应力分布
分类号：TH122(机械设计、计算与制图)
论文发表日期：2026-04-30
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：5( 134-138 )
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