三周期极小曲面结构混合设计及其在冲击载荷下的力学行为OA北大核心CSTPCD

三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)结构材料作为一种高孔隙率和高能量吸收效率的多孔介质,在许多领域得到广泛应用。以Gyroid和IWP结构作为设计基元,利用Sigmoid函数构建圆柱形过渡层,将外层IWP结构与内层Gyroid结构连接,设计了内外嵌套的GIP混合胞元结构。通过选择性激光熔融技术打印了Gyroid结构、IWP结构和GIP混合结构试样,并利用直撞式霍普金森杆对其进行了实验研究。结合LS-DYNA软件进行了更大冲击速度范围的数值模拟,分析了试件的变形演化过程和动态应力-应变关系。结果表明:结构的初始峰值应力和比吸能表现出不同程度的应变率敏感性。与Gyroid和IWP结构相比,GIP混合结构材料的应力-应变曲线表现出更明显的应变硬化趋势和更强的能量吸收能力。相较于GIP-1结构(冲击方向与圆柱形过渡层轴线方向相同),随着冲击速度的提高,GIP-2结构(冲击方向与圆柱形过渡层轴线方向垂直)具有更低的初始峰值应力和更大的比吸能,因而具有更优异的抗冲击性能。