典型三维点阵夹芯结构抗压性能及其在汽车上的应用分析＊

张甲瑞，姜雪妹

（1.重庆工商职业学院智能制造与汽车学院，重庆 401520；2.上海沪工汽车电器有限公司，上海 201804）

引言

点阵材料属于多孔材料范畴，它是一种空间桁架结构，由杆、板等按一定规则反复排列的微单元组成。目前国内外针对三维点阵材料的夹芯研究主要集中在BCC、FCC及通过这两类基础拓扑结衍生的其他拓扑结构[1]。这些结构具有制备简便可靠，破坏形式单一等特点，与传统材料相比，点阵材料最大的不同在于其具有千变万化的微结构和高孔隙率，因此，点阵材料具有结构和材料的双重属性，其轻质、高强、抗爆破、高效散热、隔热、吸能等特征，使其具有广泛的应用背景。

1 典型三维点阵夹芯结构抗压性能分析

BCC、FCC及通过这两类基础拓扑结构衍生的其他拓扑结构如图1所示。为了方便对比分析，图中各三维点阵结构中单个点阵单元大小为5×5×5mm，阵列形成3×3×3即27个点阵单元的点阵，杆的直径为1mm，上下面板厚度1mm。模型的材料选用常用结构钢，同时为了便于与传统材料作对比，建立了一个实心模型。将上、下压盘定义成刚体，对下压盘施加固定约束，上压盘施加均布的静载荷10000N。各典型三维点阵结构抗压结果如表1所示。

图 1 常见点阵结构

表1 各结构抗压结果

结合表1数据，对比分析实心材料与典型三维点阵材料之间的抗压性能。得到如下结论：

（1）相对于传统实心结构，点阵结构具有轻质，应力分散均匀等优点；

（2）FCC，BCC结构的抗压性能明显差于由它们所拓扑衍生的结构；……