基于图像的数值表征与拉伸行为的实验验证：八面体桁架点阵结构
计算工程、金融与科学
2021-03-12 v2
摘要
由于增材制造（AM）的近期发展，轻量化金属点阵结构的制备备受关注。然而，设计灵活性的背后是底层物理的复杂性。事实上，金属增材制造引入了工艺诱导的几何缺陷，主要导致有效几何偏离名义几何。这种最终打印形状的变化是 AM 产品设计与制造后力学行为之间差距的主要原因。因此，将精确的制造几何纳入计算分析对于最终零件的质量与性能评估至关重要。计算机断层扫描（CT）是获取制造形状的准确方法。然而，由于此类高分辨率几何模型的网格划分过程复杂且数值成本过高，通常难以将基于 CT 的几何信息集成到传统计算分析中。本文应用一种嵌入数值框架，高效模拟并比较八面体桁架点阵结构在设计与制造后的力学行为。零件采用激光粉末床熔融（LPBF）制备。采用浸入边界法即有限元胞法（FCM），我们对 3D 打印八面体桁架结构的拉伸试验进行直接数值模拟（DNS）与一阶数值均匀化分析。基于 CT 扫描（制造后几何）的数值结果与实验测量高度吻合，而直接基于结构 3D 虚拟模型（设计几何）进行的 DNS 与一阶数值均匀化均显示与实验数据显著偏离。
引用
@article{arxiv.2012.07452,
title = {Image-based numerical characterization and experimental validation of tensile behavior of octet-truss lattice structures},
author = {Nina Korshunova and Gianluca Alaimo and Seyyed Bahram Hosseini and Massimo Carraturo and Alessandro Reali and Jarkko Niiranen and Ferdinando Auricchio and Ernst Rank and Stefan Kollmannsberger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.07452},
year = {2021}
}