论文部分内容阅读
作为最常见的阻尼器和能量吸收器，金属柱壳结构在受到轴向压力时可以通过塑性变形起到缓冲吸能的作用。为了提高金属薄壁柱壳结构的吸能效率，在增加其吸能能力的同时减轻结构的质量，国内外研究者通常从构成柱壳的材料属性、横截面形状及壁厚等方面进行研究。本文设计的6种以菱形十二面体为单胞的Ti-6Al-4V晶格薄壁柱壳结构，采用选择性激光熔融(SLM)方法进行制备。通过电子万能试验机、落锤试验机以及直撞式霍普金森压杆(DHPB)开展压缩试验，研究结构在不同应变率条件下的力学响应，分析了均匀分布以及均匀密度梯度分布下的方形柱壳与单、双层圆柱形柱壳的载荷位移关系以及变形模式，进而研究6种结构在承载及吸能方面的性能。在实验基础上，利用有限元分析软件建立了6种不同结构的有限元模型，对不同结构在不同应变率条件下的宏观力学行为和变形模式进行了数值仿真，探讨了不同柱壳结构的坍塌强度以及变形模式与应变率之间的关联性。研究结果表明，功能梯度Ti-6Al-4V晶格薄壁柱壳结构具有优异的机械性能，说明了其在能量吸收领域具有很好的前景。