股骨仿生TPMS异质结构

强度能量吸收双提升

通过异质组分耦合与应力自适应设计，同时实现强度和能量吸收性能的显著提升。

Liu, Ruiyao · 姚国凤 · Qingyang, Wang · Nuo, Yang · Jundong, Zhang · Chaolei, Zhang · Yuan-Cheng, Zhu · Xiang, Li · 于征磊 · Guo, Yunting · Xu, Zezhou · Li, Peng · Chunling, Mao

Additive Manufacturing 2024

具体参数

强度提升幅度

{'zh': '>25', 'en': '>25'} %

能量吸收提升幅度

{'zh': '>23.5', 'en': '>23.5'} %

强度与吸能同步提升幅度

{'zh': '>20', 'en': '>20'} %

技术优势

强度明显提高

异质组分构成方式使原始结构强度提升25%以上。

吸能更出色

整体能量吸收特性提升了23.5%以上。

协同增强

借助异质材料的力学耦合，强度和吸能同时提升超过20%。

应力自适应建模

提出新型应力自适应多孔构件建模方法，在自行车头盔设计中兼顾灵活性与力学强度。

应用场景

• 3D打印多孔结构：利用异质设计在SLS制造中直接提升多孔结构力学性能。
• 仿生吸能结构：模仿骨小梁异质特征，显著提高吸能结构的能量吸收能力。
• 轻量化抗冲击组件：应力自适应建模为轻量防护组件（如头盔）提供灵活设计。
• 增材制造异质材料：通过异质材料耦合增材制造，实现多材料性能优势互补。