不同梯度变化方式的不规则多孔结构设计与力学性能分析

摘要

基于Voronoi图设计了4种不同梯度变化方式的不规则多孔结构,通过光固化成形工艺制备了这4种梯度多孔结构。对这4种梯度多孔结构分别进行了纵向(载荷方向平行于梯度方向)和横向(载荷方向垂直于梯度方向)压缩实验,研究其变形特点和力学性能。结果表明,梯度多孔结构在横向压缩时的变形特点与均匀多孔结构相似,纵向压缩时则表现出逐层坍塌的变形特点。在孔隙率相近的情况下,不同的梯度变化方式能够影响纵向压缩时的力学性能,对横向压缩的力学性能基本没有影响。降低梯度多孔结构的平均孔隙率可以提高结构力学性能。最后通过等应力复合模型和Voigt模型预测了梯度多孔结构纵向和横向压缩的弹性模量,预测结果与实验结果的相对误差基本都在10%以内。