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国际固体与结构 由正八桁架材料柱的多尺度结构设计 Mostafa S.A. ElsayedDamiano Pasini 摘要：本文主要对常规八桁架细胞拓扑格的材料微观结构的结构设计和多尺度设计的轴向载荷的构件这类细胞固体制造。理由是这取决于一个拉伸主导型点阵材料的失效模式的巧合，经历了两种微观失效模式，即，弹性屈曲和塑性屈服。一个点阵材料失败的弹性屈曲的细胞没有达到塑性屈服远非最佳。为了避免这种情况，提高材料的强度，我们首先根据细胞元素的结构效率。我们发现，通过塑造单元截面，晶格材料屈曲阻力可以增加直到它等于单元的屈服强度，从而充分利用点阵材料的强度。这两种失效模式的巧合是用来开发的八位组桁架材料微结构设计选择图表的结构标准。在本文的第二部分中，我们检查的常规八桁架材料制造的构造柱的设计。我们表明，在结构和材料水平最大化结构的失效性，全球屈曲和屈服失效的???必须与晶格材料微观失效模式同时发生，即局部屈曲和微观细胞的产生。文章最后说明微桁架几何和柱截面可同时设计充分利用了材料的强度和整体结构。 关键词：点阵材料；拉伸为主；八位组桁架；多尺度结构设计 景区简介 点阵材料微结构材料的砌块材料的细胞。它一般分为拉伸主导型点阵材料（SDLM）和弯曲为主的晶格材料（bdlm）（A，2005）。包含的微观结构分析表明，其刚度和强度的规模与密度比的蜂窝材料的固体材料，查看MathML源ρˉL，而bdlm的刚度和强度都有分别的，，看ρˉL2和L3 MathML源ρˉ/ 2（德什潘德等人，。2001、Deshpande和斑点，2001）。不同尺度法对材料的强度和刚度的强烈影响。例如，在查看MathML源ρˉ= 0.01，包含的是坚硬100倍和10倍的bdlm更强。 一个包含细胞元素基本上是装在轴向拉伸或压缩。对包含理想化的表示是一个销连接允许旋转的微观结构。然而，在实践中这些节点采用刚性。因此，二次弯曲应力发展的细胞成分，但在一定的水平相比几乎可以忽略不计，轴向应力的产生，最终治理包含故障。这些失效模式包括拉伸塑性和弹性屈曲和塑性压缩。包含的研究表明，低密度点阵材料的弹性屈曲总是失败，即使宏观负载张力（Deshpande等人。，2001）。一个点阵材料的弹性屈曲不远的最佳，因为元素变得不稳定，没有履行其产量潜力抵抗，在元件未在弹性区比诱导塑性载荷下加载。改善这一行为，研究人员发现，相对密度的临界值不同的细胞结构，细胞成分的屈曲失效是可以避免的（风扇等人。，2008）。这种强度的提高是在晶格材料密度为代价，因此必须增加，为单元的长细比降低，通过降低其长度或通过扩大其回转半径。然而，被认为是没有注意塑造截面的潜力。到目前为止，对点阵材料的研究都认为，圆形实心横截面显微细胞元素。很少有研究调查实验，圆柱形中空截面晶格材料的行为（沃德利，2002）。由于在微制造技术的新发展，即快速成型和快速制造（Kruth等人。，2005，罗切斯等人。，2007和沃特曼和狄更斯，1994），形成微观结构要素更有效的几何形状变得可行。对制造工艺的进步鼓励开发成型和尺寸的电池元件的横截面增加晶格材料的强度潜力。 2规则八的桁架单元的描述 这项工作的重点与普通八桁架单元拓扑结构晶格材料。图1显示的点阵材料单元的微观拓扑研究。单元可以被看作是一个核心，正八面体周围有八个正四面体分布在它的八个面。该电池具有面心立方（FCC）与各向同性行为立方对称性产生材料晶格结构（兰顿，2002）；其节点同样位于12细胞连接在每个节点。该引脚确定性分析节理这种微观拓扑版本显示该单元的静态和动定。然而，当单元细化产生周期的材料，所形成的微观结构变得高度冗余和超静定，所有的拉伸为主的细胞结构的一个共同特点（客人和哈钦森，2003）。 在文献中，对八位组桁架材料考虑各单元的几何沿其长度均匀圆形固体截面的作品。它已被证明是一个点阵材料，充分利用电池元件的屈服强度可以在其相对密度的费用设计（Fan等人。，2008）。因此，晶格材料密度必须提高到临界值，在该电池单元的扣。在这项工作中，我们绕过这个策略。而不是增加材料的密度，我们选择通过塑造其截面成更高效的几何加强各单元的屈曲性能。 几何变量 模型的常规八桁架材料的有效性能，我们定义了一系列的模型参数。图2显示了一个宏观的机械构件，分层参数化和格的材料制造的几何细节。微观上，三个参数S，D和D0为任意形状和大小，其中的细胞单元截面定义，D和D0，分别，形状，信封，和一个参考方信封。模型的截面，效率的无量纲参数，命名为形变压器，可以定义分类的形状为家庭和类以及描述它们的几何特征（皮，2007）。例如，变压器的形状和面积的横截面面积的二次矩定义为： 在ψ和ψ我，分别，面积和面积形状变压器二矩；一个和我，分别，面积和一个任意截面和AD、ID区二矩是面积和横截面包