机械工程材料

作者：马翔宇, 李洋, 李媛, 罗天洪

关键词：最小作用量原理, 极小曲面, 点阵结构, 曲率特性, 力学性能

建立了曲面面积及其曲率的数学模型,讨论了最小作用量原理与极小曲面之间的关系,设计了体心立方（BCC）构型下体积分数分别为20%,30%的极小曲面点阵结构,以Ti-6Al-4V合金粉末为原料采用激光选区熔化成形极小曲面点阵结构和传统点阵结构,研究了最小作用量原理对其表面积、曲率特征和力学性能的影响,并利用十字架（cross-cube）构型下的极小曲面点阵结构进行进一步验证。结果表明：极小曲面的平均曲率为0,遵循最小作用量原理；在BCC构型下与传统点阵结构相比,极小曲面点阵结构的表面曲率分布更集中,表面积均更小,刚度、弹性变形阶段的能量吸收和弹性极限更大；cross-cube构型下的极小曲面点阵结构相较于传统点阵结构,其表面积也减小,弹性模量增大。相同拓扑构型下与传统点阵结构相比,极小曲面点阵结构的力学性能更优异是因为极小曲面遵循最小作用量原理,极小曲面点阵结构的表面积更小,表面曲率分布更集中,从而缓解了节点处的应力集中现象。

来源：2024年第12期

《机械工程材料》期刊编辑部

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