金属3D打印缓冲吸能桁架单胞结构设计与性能调控
刘峰
王家乐
姜丽云
中国民用航空飞行学院 航空工程学院,广汉 618307
摘要：[目的]针对薄壁、蜂窝、泡沫等传统吸能缓冲结构轻量化与吸能性能提升空间有限、结构可设计性与工况适配性不足的问题,依托金属3D打印增材制造技术,设计蜘蛛网仿生三维缓冲吸能桁架单胞,以提升结构比强度、比刚度与比吸能,优化结构设计灵活性与工况适配性.[方法]首先,采用AlSi10Mg粉料通过金属3D打印制备初始单胞试件,开展准静态压缩试验,获取基础力学响应数据;其次,建立初始单胞有限元模型,对比仿真与试验结果,验证模型可靠性;然后,通过薄弱环节设计与冗余杆优化,调控单胞压溃模态与轻量化水平;最后,构建变刚度堆叠周期结构,分析堆叠策略对整体吸能性能的调控效果.[结果]结果表明,初始单胞压溃呈侧向偏移模态,压缩过程分为4个阶段,峰值载荷仿真误差为2.71％;体积分数增大可非线性提升单胞吸能性能;薄弱环节借助"伐树"效应诱导扭转压溃模态,比吸能提高26.93％;去除冗余杆,使单胞质量降低15.42％,比吸能提升1.47％;变刚度堆叠策略可使周期结构比吸能提高38.43％,为缓冲吸能结构设计提供参考.
关键词：金属3D打印缓冲吸能桁架单胞性能调控变刚度
分类号：O342(固体力学)
论文发表日期：2026-08-15
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：11( 72-82 )
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