混合TPMS芯材

将两种TPMS结构通过非线性过渡区结合，用于碳纤维复合材料夹层结构，较宽的过渡区提升比强度和比刚度。

Peihong, Liu · Wen, Qi · Ketong, Luo · 尹彩流 · Jiayao, Li · 陆春 · Lina, Lu

Journal of Sandwich Structures and Materials 2024

技术优势

过渡区宽度可调

通过改变sigmoid函数中的梯度控制参数r，可精确调控Diamond和Schwarz P结构之间的过渡区宽度，从而优化力学性能。

试验与仿真吻合良好

三点弯曲试验中混合TPMS芯材夹层结构的失效过程与有限元分析结果吻合良好，可将仿真用于参数优化，减少试验成本。

应用场景

• 碳纤维夹层板：将混合TPMS芯材与CFRP面板粘接，实现弯曲承载下更优的比强度和比刚度。
• 轻量化结构：通过优化过渡区宽度提高刚度-重量比和强度-重量比，以更轻的重量实现同等弯曲性能。
• 航空夹层：可替代传统蜂窝芯材，用于飞机内饰等对重量敏感且需弯曲承载的部件。
• 3D打印芯材：利用FDM 3D打印快速制备复杂TPMS芯材，并可通过参数r灵活调整内部结构。
• 夹层梁：作为夹层梁芯材，探究不同过渡区宽度对三点弯曲失效模式的影响，指导梁的设计。