Mechanical behavior and deformation mechanism of triply periodic minimal surface sheet under compressive loading

各向同性 材料科学 变形(气象学) 蜂巢 各向异性 蜂窝结构 最小曲面 压缩(物理) 参数统计 复合材料 曲面(拓扑) 结构工程 几何学 数学 工程类 物理 光学 统计
作者
Zhonggang Wang,Xinxin Wang,Tianyu Gao,Chong Shi
出处
期刊:Mechanics of Advanced Materials and Structures [Taylor & Francis]
卷期号:28 (19): 2057-2069 被引量:49
标识
DOI:10.1080/15376494.2020.1829756
摘要

In this study, impact behavior and deformation mechanism of triply periodic minimal surface (TPMS) sheet (Schwarz’ P, Schoen’s I-WP, and Neovius) were numerically investigated. The convergence study of mesh size, sensitivity of cell number, and parametric investigation of shell thickness were performed. Three different collapse modes “⋁+⋀=X,” “/+\=X,” and “Whole-X” were experienced corresponding to Schwarz’ P, Schoen’s I-WP, and Neovius sheets, respectively. Comparison between the anisotropic 2D circular honeycomb and isotropic 3D TPMS were conducted. The results show that TPMS sheets perform excellent mechanical properties due to their isotropic smooth surface transitions and open-cell connectivity.HighlightsCell number sensitivity of TPMS structures is investigated and Mesh size convergence study of TPMS structure is performed.Systematic regular TPMS patterns are obtained and collapse mechanisms related to deformation mode are revealed.Comparison between TPMS structure and the representative 2D cellular circular honeycomb structure is conducted, better performance in withstanding uniaxial compression is confirmed.

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