[发明专利]一种点阵结构准静态压缩试验件及试验方法

说明书

本发明提供了一种点阵结构准静态压缩试验件及试验方法，涉及增材制造技术领域，能够更好测量增材制造点阵结构的准静态压缩性能，解决了对增材制造点阵结构不同单胞构型的压缩性能研究的难点；该试验件为点阵结构，所述点阵结构包括若干点阵单胞，所述点阵单胞沿着相互垂直的三个方向形成周期性阵列；所述点阵单胞的数量为216个或343个或512个；所述试验件是边长为12mm～64mm的立方体点阵结构。本发明提供的技术方案适用于增材制造和压缩性能试验的过程中。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种点阵结构准静态压缩试验件及试验方法。

背景技术

点阵结构是三维有序多孔结构的一种，由周期性的点阵单胞组成。可以通过单胞的构型和几何尺寸设计实现其功能性的调控。点阵结构与桁架结构类似，是由大量的杆件结构在空间内彼此相连组成的，区别在于点阵结构的尺寸要小得多。研究发现，点阵结构与当前常用的轻质材料相比，具有更高的比强度与比刚度。同时由于其内部有大量孔洞连通，具有良好的散热、隔热，减振降噪性能。

点阵结构因为其复杂性和特殊性，对其力学性能的研究一直是研究热点和难点，针对增材制造点阵结构的力学性能试验件设计，尚无完善的技术方案，限制了增材制造点阵结构的应用与发展。

中国发明专利201810799265.0公开了一种增材制造的微型桁架压缩试验件，包括：微桁架，为金字塔胞元正方形阵列组成的桁架结构；上蒙皮和下蒙皮，为正方形的板状结构，分别连接在所述微桁架对称的两个侧面；其中，所述微桁架与所述上蒙皮和下蒙皮采用增材制造工艺一体成形，该试验件完善了微桁架机构的优化设计和强度分析理论，为该类结构在航空领域进一步推广应用提供基础。但该发明仅涉及到一种单胞构型的点阵结构，且研究对象为夹芯结构，没有对不同单胞构型的点阵结构进行设计。

中国发明专利201710793732.4公开了一种用于点阵夹芯复合材料薄板力学性能复合测试的实验平台及测试方法。该平台包括通过螺栓组固定的夹具；用于进行拉伸试验的拉伸模块，包括动载物台、静载物台及驱动动载物台的电机与丝杠装置；用于进行平压试验的平压模块，包括支撑试件的质量块、连接质量块的连接板、支撑试件的支撑装置及驱动质量块的电机与丝杠装置；用于进行弯曲试验的弯曲模块；用于进行侧压试验的侧压模块。该装置能够实现一次性装卡复合薄板，确保边界条件不会改变，在同一位置测试两种以上的力学性能试验，节省实验空间。但该发明仅提供了试验装置，且试验对象为点阵夹芯的复合材料薄板，并未对增材制造的点阵结构进行研究。

因此，有必要研究一种点阵结构准静态压缩试验件及试验方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种点阵结构准静态压缩试验件及试验方法，能够更好测量增材制造点阵结构的准静态压缩性能，解决了对增材制造点阵结构不同单胞构型的压缩性能研究的难点。

一方面，本发明提供一种点阵结构准静态压缩试验件，其特征在于，所述试验件为点阵结构，所述点阵结构包括若干点阵单胞，所述点阵单胞沿着相互垂直的三个方向形成周期性阵列。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述点阵单胞的数量为216个或343个或512个。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述试验件是边长为12mm～64mm(优选36mm)的立方体点阵结构。

另一方面，本发明提供一种准静态压缩试验方法，其特征在于，所述方法针对如上任一所述的试验件进行；所述方法的步骤包括：

S1、对试验件进行尺寸测量并记录；

S2、对试验件进行预加载，以消除间隙；

S3、采用位移控制形式对试验件进行加载；

S4、分析试验结果，得到应力-应变曲线、压缩模量和抗压强度。