增材制造技术中的弹性各向异性影响因素

摘要

对弹性材料的各向异性为增材制造技术带来的挑战进行了报道.采用融合了PML全吸收边界的、适用于TTI介质的时域交错网格有限差分法,在弱各项异性的磷灰石(Thomsen参数ε=0.0964,δ=0.5850)和强各向异性的锌金属(Thomsen参数ε=0.8306,δ=2.7097)中分别开展弹性波传播实验.将对称轴完全/不完全一致的材料薄片拼接为同一大小的正四边形,作为对照组/实验组.在同一位置激发特定参数的点力源,观察波场空间分布与特定位置波形的差异.对照组中的qP波和qSV波均未受到介质分界面的影响,而在实验组中,分界面处发生了不同程度的反射和透射.在实验组,锌金属中传播的波场受分界面的影响相比磷灰石更为明显,且幅度较强的反射波和透射波在介质间不断往返、再生和相互叠加.对实验组和对照组接收波形的qSV波幅度比进行计算,磷灰石为0.4650,小于锌金属的0.6188;对介质旋转后和旋转前在同一分量上的qSV波传播速度比进行计算,磷灰石为0.8123,小于锌金属的0.8954,暗示着幅度的衰减程度与相邻介质的传播速度差异呈现正相关.各向异性介质的Thomsen参数大小,以及介质在各个方位的传播速度差异程度,是影响弹性波传播特性的两大核心因素,需在增材制造工艺设计中加以重视.