利用贝壳结构线材3D打印GO/PLA复合材料

主要设计一种利用3D打印技术,结合贝壳仿生结构来改性传统塑料的方法,制备具有较高机械强度的GO/PLA复合材料.研究打印速度、喷头温度、平台温度、填充率、光栅角度等因素对样品力学性能的影响;利用单因素分析法确定为最佳打印参数,打印速度20mm/s、喷嘴温度150℃、平台温度60℃、填充率100％.当氧化石墨烯(Grap...     

两种新型蜂窝结构的承载性能对比

蜂窝结构有精巧、适用及节省材料等优点,其轴向承载力是一个非常重要的力学性能。以某型号电动车底盘部的甲板为例,研究菱形和圆形组合、三角形和六边形组合的新型蜂窝结构力学性能,对比其结构稳定性、轴方向的强度和刚度;基于Ansys workbench,通过改变壁厚,优化夹芯层整体的强度和刚度。结果表明,三角形和六边形组合蜂窝在轴向结构稳定性、整体的强度和刚度方面都要优于菱形和圆形组合的蜂窝结构。     

仿蜂窝防护结构的承载特性

为满足对结构安全方面的要求,本文借鉴蜂窝结构强度比高、力学性能优异的特性,运用结构仿生学原理设计并建立了简化的仿直蜂窝、仿斜蜂窝和平板结构3种模型。在5种不同工况下利用有限元分析软件OptiStruct对3种模型进行了承载特性分析,运用3D打印技术制备3种模型,并对样件进行力学特性试验。根据模拟结果与试验数据对比分析得到以下结论:仿斜蜂窝结构各位置的应力数值相近,仿斜蜂窝具有良好力学传导特性;在相同质量情况下,仿斜蜂窝结构的承载能力较仿直蜂窝结构提高12%,较平板结构提高150%,其承载能力有着较大的优势,所以仿斜蜂窝结构较为合理。本文的研究实现了对仿蜂窝结构的承载性能分析,为防护结构轻量化设计提供了参考。     

基于机械臂3D打印的两种常用材料性能研究

ABS和PLA是3D打印常用的两种塑料耗材,均应用广泛,但易混淆.以3D打印风能发电装置模型为例,在机械臂3D打印系统的基础上,利用三维建模软件UG NX和对应的Studio控制软件,分别采用ABS和PLA耗材对模型进行3D打印,并对产品的打印温度、打印特性(功能)、打印产品的结构和强度进行分析比较.结果表明:3D打印...     

索支撑五、六边形网格单层球面网壳结构研究

文章利用有限元软件3D3S和ABAQUS,以六边形对角布索方案建立了跨度50m,矢跨比1/5的索支撑五、六边形网格单层球面网壳和相应的单层球面网壳的数值模型,对其杆件应力比、刚度、动力特性和稳定性进行了比较研究.结果表明,该类型索支撑单层球面网壳的力学性能均优于相应的五、六边形网格单层网壳结构;索支撑五、六边形网格单层网壳的杆件分布相对较为稀疏,具有较好的建筑视觉效果.     

正六边形蜂窝型空间盒式结构受力性能对比分析

为了研究正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系在大跨度中高层建筑中的受力性能,根据工程实例,运用ANSYS有限元结构分析软件建立了不同平面楼盖结构布置的有限元分析模型,对比研究了正六边形蜂窝型空间盒式结构体系与正交斜放型空间盒式结构体系在竖向静力试验作用下的结构反应,研究了两种不同盒式结构楼盖的最大挠度、自振频率和整体刚度。研究结果表明,在竖向荷载作用下,正六边形蜂窝型空间盒式结构体系呈现三向传力特性,结构性能表现较好。相比正交斜放型空间盒式结构体系,正六边形蜂窝型空间盒式结构体系的楼盖跨中挠度较小,其整体性、稳定性更佳。依据模态分析方法,通过对比两种结构体系的自振频率与周期,得到了正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系的整体抗侧移刚度与空腹夹层板楼盖抗弯刚度均大于正交斜放型空间盒式结构的结论。从经济性层面上比较,得知在相同使用功能要求情况下,正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系的用钢量要远小于正交斜放钢混结构盒式结构体系的用钢量,更能节约建造成本。     

基于插补算法的水泥3D打印系统分析与设计

3D打印是一种新兴智能制造方法。建筑3D打印是传统3D打印在建筑领域的应用,具有建造速度快、节约人力材料、环保性好等诸多优点,发展前景广阔。本文设计了一种基于插补程序的水泥3D打印系统,通过实验证明该系统安全可靠、具有应用于大规模生产的潜力。     

选区激光熔化金属材料中的霍尔-佩奇关系

增材制造技术制备的金属材料部件,力学性能优于传统铸造工艺制造的,其原因可归于打印过程中晶粒的细化、高密度位错的形成以及纳米级胞状结构的存在.同时,通过增强位错钉扎作用,元素的过饱和固溶、晶界元素偏析共同促进了打印材料强度的提高.纳米尺寸级别的胞状晶结构组成了微米尺寸的柱状晶粒,因此对力学性能的计算和判断带来了困难.因此...     

3D打印技术对视觉造型设计的影响

3D打印是实现数字化制造的关键技术,为视觉造型设计带来了无限的可能与广阔的发展前景.通过研究3D打印技术在视觉造型设计领域地应用,探讨了3D打印对传统设计制造、设计材料、传统动画产业重塑等方面带来的深刻影响,以及3D打印技术优越性分析.有助于我们更好地掌握技术,运用艺术,实现技术与艺术地高度统一与完美结合,以便为视觉造型设计的过程与艺术产品地开发提供新的思路.     

形状记忆聚合物在4D打印技术下的研究及应用

为了打破传统3D打印的静止约束,增加打印结构的可变形性和可设计性,4D打印的相关研究逐渐兴起. 综述了4D打印技术的发展和原理,总结了熔融沉积技术、立体光固化成型技术、聚合物喷射技术和直写技术这4种常见的打印方式的工作方式以及它们对材料的不同需求. 从外界不同激励的角度,对形状记忆聚合物的变形方式、机理及回复程度等进行分析与总结,对形状记忆聚合物目前存在的关键科学难点和未来的发展方向进行总结. 使用形状记忆聚合物的4D打印形状记忆智能结构在微创生物医学、机器人、柔性电子制造等研究领域已经有了应用,并表现出良好前景.     

基于折纸技术制造的蜂巢结构的力学性能

蜂巢夹层结构材料因具有高强度、轻质量的优势正在逐渐取代传统的结构材料,并广泛地应用于汽车、船舶以及航空航天领域。然而,这种材料在制造过程中生产工艺比较复杂,特别是针对具有不规则断面的蜂巢结构,容易在弯曲、切削等二次加工时出现制造上的缺陷和损伤,从而影响结构本身的力学性能。为避免二次加工,文章利用折纸技术的原理,设计并制作了2种蜂巢结构试样。通过弯曲和压缩性能测试,研究了蜂巢结构的变形行为和力学性能。在室温下获得的载荷-位移曲线表明,变形过程大致分为线弹性、塑性平台和致密化3个区域。实验结果表明:蜂巢结构的弯曲刚度和抗压强度分别约为0.32 kN·m2和0.39 MPa;揭示了基于折纸技术制造的蜂巢结构具有良好的力学性能。     

New advances in fiber-reinforced composite honeycomb materials

In sandwich structures, lightweight cellular materials as the core hold the face sheets far away from the neutral axis to maximize the bending performance of the structure. Honeycomb materials as a major type of lightweight cellular materials have been widely applied in various fields, including aerospace, vehicle, marine, architecture and mechanical engineering, due to reliable mechanical properties and excellent designability. Using fiber-reinforced composites is an efficient method to develop ultralight honeycomb materials with superior mechanical behaviors. In recent years, fiber-reinforced composite honeycomb materials possessing lightweight and excellent mechanical performances have attracted noticeable attention to replacing traditional aluminum honeycombs and Nomex honeycombs. Compared to metal, polymer and Nomex paper, fiber-reinforced composites possess various merits, such as high specific stiffness and specific strength, excellent fatigue property, corrosion resistance and high-temperature resistance. Thus, the applications of fiber-reinforced honeycomb material for sandwich core have unlimited potential in hypersonic vehicles, long-range rockets, cargo vessels and protective systems. Although the fact that attention has been rapidly increasing, there is a lack of comprehensive reviews of new advances in the field of fiber-reinforced composite honeycomb materials. In this review, new advances reported by different scientists in the field of fiber-reinforced honeycomb materials have been reviewed and analyzed to provide an in-depth overview and knowledge for beginners in the field of ultralightweight and high-performance composite sandwich architectures. The challenges and prospects for the development of fiberreinforced honeycomb materials have also been presented.     

Mechanical Response of Honeycomb Structures Under Impact

A honeycomb structure with a negative Poisson''s ratio (NPR) was designed, fabricated, and analyzed for utilization in personal protective clothing (PPC). The mechanical properties were investigated using a quasi-static mechanical testing and the Hopkinson pressure bar experimental system, and results were compared with similar samples containing regular hexagonal and regular quadrilateral honeycomb structures. The experimental results showed that under quasi-static loadings, the concave honeycomb structure had the highest compressive modulus and yield strength, which produced the highest strain absorption energy, anti-deformation performance and energy absorption. When exposed to a dynamic load at a high strain rate, the concave honeycomb also exhibited the highest dynamic compression modulus, the best impact resistance and best energy absorption among the three structures. In summary, the concave honeycomb structure was more resistant to deformation and had higher impact resistance than the regular hexagonal and regular quadrilateral honeycombs, and exhibited better energy absorption, which makes it a good candidate for application as a personal safety protection material.     

错位装配串联蜂窝结构缓冲吸能特性

为优化串联蜂窝的缓冲吸能效果与增强蜂窝结构的可设计性,通过平压实验与全尺寸有限元模拟研究装配错位对于串联蜂窝结构力学性能的影响. 采用准静态面外压缩实验,对单层蜂窝、双层对位装配蜂窝、双层错位装配蜂窝3种形式的Nomex蜂窝夹层结构进行测试,通过结构变形过程和响应曲线分析变形机理. 实验结果表明,双层串联蜂窝相比单层蜂窝结构可以有效改善蜂窝结构的承载能力和吸能效果. 错位装配使两层蜂窝同时开始变形,相比对位装配能进一步提升平台应力,消除第2个峰值应力,承载能力和吸能效果均有较大提升. 有限元模型通过建立蜂窝细节模拟错位装配效果,模拟与实验结果具有良好的一致性,同时验证了不同材料隔层对串联蜂窝力学性能的影响.     

聚合物基阻尼材料研究进展

阻尼材料广泛应用于交通工具、产业机械、建筑土木、家用电器、精密仪器和军事装备等领域的减振降噪.聚合物是一类传统的阻尼材料,当其受到外部交变应力时,通过高分子链内部或链之间的内摩擦将机械能转化为热能而消耗,从而达到减振降噪的目的.阐述了聚合物材料的阻尼机理与阻尼结构,介绍了几种常用的阻尼改性方法,综述了国内外互穿网络(IPN)结构、导电压电型阻尼、有机杂化等新型聚合物基阻尼材料的研究现状,并展望了聚合物基阻尼材料研究的发展趋势和前景.     

一种基于菱形蜂窝构型的夹层板及其基本性能

指出现有六边形蜂窝纸板结构所存在的缺陷,提出一种新型的准菱形蜂窝夹芯结构。通过分析和计算,确定了这种菱形蜂窝纸芯的成型方法和基本尺寸参数。定性分析和实验结果表明:较之六边形蜂窝纸板,菱形蜂窝纸板的缓冲性能和折叠性更好,适合用作缓冲包装材料和制成折叠蜂窝纸箱。     

不同芯子构型格栅结构冲击实验与分析

基于先进复合材料格栅结构(AGS)有较强的可设计性和多种优良性能,研究其在动态载荷作用下的吸能性能.本文设计并制作了三类芯子构型-正方形芯型、六边形芯型和三角形芯型的试件,采用实验研究和理论分析相结合的方法,研究了其在动载作用下的力学行为和吸能性能.并利用载荷峰值和试件相对密度求得了比吸能和比载荷,并从这三类芯子构型试...     

蜂窝结构太阳能集热器吸收板长波辐射损失的数值计算方法

本文在确定单层材料长波辐射光学特性的基础上,提出了用Monte Carlo方法求取蜂窝结构集热器吸收板长波辐射损失减弱系数的计算模型。对圆管玻璃蜂窝结构和三角塑料蜂窝结构,计算分析了蜂窝尺度比及单层材料光学特性对其长波辐射损失减弱系数的影响。并将计算结果和实验结果作了对比,证明本文提出的计算方法和计算结果,可用于蜂窝结构集热器的优化设计。     

三维编织材料在骨修复领域中的应用

综述了骨修复材料的发展历史和现在所使用的骨修复材料的一些缺点，介绍了三维编织材料；结构设计灵活，异型件一次编织成型，结构不分层，力学性能优良等特点，分析了其作为一种骨修复材料的优越性，包括和骨的结构相似性，力学相容性，生物相容性以及此种材料在骨修复中的应用等，最后提出了三维编织材料在骨修复应用中要解决的主要问题。