选区激光熔化铝合金点阵结构力学性能研究

陈 超,刘仕钦,尹衍军,丁正峰,周子杰

(江苏科技大学 机械工程学院,江苏 镇江 212003)

0 引言

增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术,也叫作3D打印技术,是一种基于分层原理,运用数字化三维模型,将材料逐层堆叠,并将原材料快速成型为实体零件的新型制造技术[1]。选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术作为激光AM最具代表性的技术之一,成型过程中具有无须模具、焊接且材料利用率高等特点使零件制造周期大大缩短、制造成本显著降低,定位于传统制造技术不能完成的高质量、低成本、高性能的复杂结构零件,因此,在航空航天、医疗、汽车等领域应用广泛。

点阵结构是一种由规则单元晶胞反复排列而成的新型轻质多孔结构,金属点阵结构材料具有许多独特且优良的性能,与传统材料相比,具有孔隙率高、结构多样化的特点,作为一种超轻多功能结构材料,具有巨大的发展潜力[2]。

铝合金是航空航天、医疗、汽车等领域主要使用的材料之一,在SLM技术中应用广泛[3]。本文以点阵结构的准静态压缩力学性能为主要研究方向,通过有限元软件Workbench对不同长径比参数的体心立方(BCC)铝合金点阵结构进行压缩实验仿真分析,从而研究体心立方(BCC)点阵结构力学响应及长径比对点阵结构力学性能的影响。

1 有限元模型建立

本文选取BCC结构这一具有代表性的点阵结构作为研究对象[4],不同结构参数如表1所示,L是点阵单胞的边长,D是直径,L/D是长径比,L1×L2×L3是点阵块的长宽高。本文选用的单胞边长L、直径D及长径比L/D均是应用中的常用数值。……