Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния при сжатии сетчатой конструкции, синтезированной методом селективного лазерного сплавления

Рассмотрены подходы к математическому моделированию деформирования при сжатии образцов сетчатой конструкции с фермообразной элементарной ячейкой периодичности (звездчатый октаэдр --- octet-truss), синтезированных методом селективного лазерного сплавления порошка стали CL20ES. Проведено моделирование элементарных ячеек с применением объемной и балочной моделей, а также для вариантов корректировки жесткости балочной модели с помощью дополнения модели ячейки жесткими связями в угловых точках, балочными элементами или равномерного распределения жесткости по модели. Применение скорректированной балочной модели с жесткими связями в угловых точках, равными 1/4 длины грани октаэдра (0,88 мм), и эффективным диаметром стержней 0,8 мм позволило с высокой точностью получить расчетную диаграмму деформирования при сжатии образца сетчатой конструкции со стороной ячейки периодичности 5 мм и диаметром стержней ячейки около 1 мм

Литература

[1] Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 7–17.

[2] Востриков А.В., Сухов Д.И. Производство гранул методом PREP для аддитивных технологий — текущий статус и перспективы развития // Труды ВИАМ. 2016. № 8. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-8-3-3

[3] Каблов Е.Н. Ключевая проблема — материалы // Тенденции и ориентиры инновационного развития России. М.: ВИАМ, 2015. С. 458–464.

[4] Каблов Е.Н. Аддитивные технологии — доминанта национальной технологической инициативы // Интеллект и технологии. 2015. № 2 (11). С. 52–55.

[5] Gibson L.J., Ashby M.F. Cellular solids: structure and properties. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1999. 532 p.

[6] Герасимов В.В. От монокристаллических неохлаждаемых лопаток к лопаткам турбин с проникающим (транспирационным) охлаждением, изготовленным по аддитивным технологиям (обзор по технологии литья монокристаллических лопаток ГТД) // Труды ВИАМ. 2016. № 10. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-10-1-1

[7] Способ изготовления деталей послойным лазерным сплавлением металлических порошков жаропрочных сплавов на основе никеля / Д.Н. Сухов, Е.Н. Каблов, С.А. Василенко и др. Патент РФ 2623537. Заявл. 13.11.15, опубл. 27.06.2017.

[8] Metal foams: a design guide / M. Ashby, A. Evans, N. Fleck, L. Gibson, et al. // Appl. Mech. Rev. 2001. Vol. 54. Iss. 6. P. B105–B106. DOI: 10.1115/1.1421119

[9] Сухов Д.И., Мазалов П.Б., Неруш С.В., Ходырев Н.А. Влияние параметров селективного лазерного сплавления на образование пористости в синтезированном материале коррозионно-стойкой стали // Труды ВИАМ. 2017. № 8 (56). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-8-4-4

[10] Ashby M.F. The properties of foams and lattices // Philos. Trans. A Math. Phys. Eng. Sci. 2006. Vol. 364. No. 1838. P. 15–30. DOI: 10.1098/rsta.2005.1678

[11] Зленко М.А., Попович А.А., Мутылина И.Н. Аддитивные технологии в машиностроении. СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2013. 222 c.

[12] Deshpande V.S., Fleck N.A., Ashby M.F. Effective properties of the octet-truss lattice material // J. Mech. Phys. Solids. 2001. Vol. 49. Iss. 8. P. 1747–1769. DOI: 10.1016/S0022-5096(01)00010-2

[13] Dakshnamoorthy V., Taylor R.M. Automated lattice optimization of hinge fitting with displacement constraint // Solid Freeform Fabrication 2016. Proc. 26th Annual Int. Solid Freeform Fabrication Symp. — An Additive Manufacturing Conf. 2016. P. 2123–2138.

[14] Nguyen D.S., Vignat F. A method to generate lattice structure for additive manufacturing // Int. Conf. Industrial Eng. and Eng. Management (IEEM). 2016. P. 966–970. DOI: 10.1109/IEEM.2016.7798021

[15] Сухов Д.И., Неруш С.В., Беляков С.В., Мазалов П.Б. Исследование параметров шероховатости поверхностного слоя и точности изготовления изделий аддитивного производства // Изв. вузов. Машиностроение. 2017. № 9 (690). С. 73–84. DOI: 10.18698/0536-1044-2017-9-73-84

[16] Neff C., Hopkinson N., Crane N.B. Selective laser sintering of diamond lattice structures: experimental results and FEA model comparison // Solid Freeform Fabrication 2015. Proc. 25th Annual Int. Solid Freeform Fabrication Symp. — An Additive Manufacturing Conf. 2015. P. 1104–1117.