文 献 综 述
文 献 综 述
1 引言
增 材 制 造 （additive manufacturing，AM）， 即 3D打印 （3D printing）， 是基于离散—堆积原理， 利用CAD 软件生成的三维实体模型，通过 STL 格式的分层软件驱动模块，根据每个层的二维数据控制激光、等离子、电子束和电弧等作用于粉末、液体或丝材，加工出所要求形状和尺寸的薄层，并逐层累积形成实体模型的制造技术。增材制造技术突破了传统“减材制造”依赖多工序结合制造的方式。 基于计算机生成的图像数据和机器人集成系统，再通过添加材料的方式，增材制造可快速精密地制造任意复杂形状的零件，实现真正的“自由制造”
随着优化技术、计算机技术和有限元计算方法的不断完善与成熟, 3D打印中的结构优化技术在近几十年有了巨大的发展。目前，国内外学者对3D打印中的模型结构优化技术都进行了深入的研究，越来越多的结构分析与优化设计方法被不断提出。本课题主要研究面向3D打印的模型优化设计方法，以TPMS异型三维点阵结构为研究对象，研究其动态压缩性能，并基于仿真和试验相结合的方法。
2 3D打印中模型优化方法的国内外发展及现状
2.1 国内发展状况
国内西北有色金属研究院的研究表明[1，2，3],金属纤维多孔材料的压缩应力应变曲线光滑,其面内压缩行为可分为弹性变形阶段、塑性屈服平台阶段和致密化阶段,而厚度方向压缩变形的3个阶段不明显;随着孔隙率的增加,多孔材料的压缩强度和屈服强度均减小;烧结工艺对多孔材料的压缩性能 影响很大。
华南理工大学的研究表明[4，5],铜纤维多孔材料经过单向压缩后,其外观仍然呈规则的三维矩形块形状,仅在高度方向上变化较为显著,长度和宽度方向变化不大;孔隙率对铜纤维多孔材料的压缩性能影响很大,孔隙率越高,相同应变条件下的应力值越低。
刘世锋，刘全明[6]等对钛纤维多孔材料压缩性能进行有限元分析指出，孔隙率、孔形状、孔分布、丝径等对压缩性能影响不同，其中，随着孔隙率的增大，孔数量呈明显增加趋势，孔数量最多处为压缩过程受力面积最小处，在压缩过程中会最先发生塑性变形，其次，每行孔的排列数目基本相等条件下，压缩后试样的中间部位变形最大，试样鼓胀变形，孔排布不规则的试样进行压缩时孔变形呈复杂多变趋势。
张钱城等[7，8]提出一种新型的X型点阵结构并对其进行了详细的压缩、剪切实验，使用均匀化等效理论和有限元方法从理论和数值模拟上证明了 X 型点阵结构的性能优势
2.2 国际发展现状
Paul Ducheyne 等[9]采用Oslash;50和100mu;m的316L纤维制备了低孔隙率的金属纤维多孔材料,并对其压缩强度进行了分析。
瑞典哥德堡 Volvo公司采用两层薄不锈钢板,中间用环氧树脂粘结不 锈钢纤维制备了一种夹芯结构的超轻不锈钢板材( HSSA, hybrid stainless steel assembly)并获得了专利,该材料比铝更轻,刚性更好,兼具良好的隔音和防震特性。英国剑桥大学和美国麻省理工学院研究发现 HSSA比实体金属多吸收了 50％~60％的能量[10]。
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