TPMS-based interpenetrating lattice structures: Design, mechanical properties and multiscale optimization

材料科学 体积分数 各向同性 复合材料 格子(音乐) 边值问题 周期边界条件 数学 数学分析 物理 声学 量子力学
作者
Miao Zhao,Xinwei Li,David Z. Zhang,Wei Zhai
出处
期刊:International Journal of Mechanical Sciences [Elsevier BV]
卷期号:244: 108092-108092 被引量:148
标识
DOI:10.1016/j.ijmecsci.2022.108092
摘要

Compared to single-phase structures, interpenetrating lattice structures display the potential to achieve a wide range of tailorable physical and mechanical properties. Herein, we present a novel class of interpenetrating lattice structures based on triply periodic minimal surfaces. Using representative volume elements applied with the periodic boundary conditions, the contributions of the volume fraction and the interpenetrating parameter, a measure of the ratio of the two phases, on the mechanical properties and deformation behavior of the interpenetrating lattice structures are investigated. Results show that the mechanical properties are highly dependent on the interpenetrating parameter, and isotropic elasticity can be achieved at a particular value. Moreover, the uniaxial and shear deformation mechanisms (bending or stretching behavior) can be easily changed by adjusting the interpenetrating parameter. Our new interpenetrating lattice designs are experimentally validated using 3D-printed samples. Finally, a new multiscale optimization framework, based on simultaneously optimizing the distribution of the volume fraction and the interpenetrating parameter, is developed. Compared to the traditional optimized designs that only consider the volume fraction, the proposed optimized design reduces the structural compliance by more than 10.85%, confirming the effectiveness of the proposed optimization framework for lightweight applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
爱吃火锅完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
4秒前
JamesPei应助TIAN采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
白色茉莉花完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
英语六级发布了新的文献求助10
8秒前
GingerF应助111采纳,获得80
9秒前
9秒前
10秒前
勤劳的科研小蜜蜂完成签到 ,获得积分10
10秒前
Zhang发布了新的文献求助10
10秒前
墨明棋妙发布了新的文献求助10
11秒前
tanghongqiang发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
壮观复天完成签到 ,获得积分10
15秒前
oneoldcd发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
七七发布了新的文献求助10
15秒前
seedcode完成签到,获得积分10
16秒前
Zhang完成签到,获得积分10
16秒前
18秒前
土豆完成签到,获得积分10
19秒前
zsj发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
19秒前
TIAN发布了新的文献求助10
20秒前
李靖完成签到 ,获得积分10
21秒前
ENH发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
天天快乐应助墨明棋妙采纳,获得10
24秒前
24秒前
虞智闳发布了新的文献求助10
26秒前
26秒前
Zzz应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
Zzz应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6349853
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8164733
关于积分的说明 17179633
捐赠科研通 5406140
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2862376
邀请新用户注册赠送积分活动 1840043
关于科研通互助平台的介绍 1689235