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3D打印随机蜂窝夹芯圆管结构的准静态轴向压溃性能研究
摘要：
本文通过3D打印技术制备了随机蜂窝夹芯圆管，在机械压缩实验中研究了其准静态轴向压溃性能。结果显示，随机蜂窝夹芯圆管具有良好的力学性能，其耐压强度高于空心截面的圆管。此外，马氏体不锈钢（316L）材料制备的蜂窝结构比热塑性聚合物（ABS）材料制备的蜂窝结构具有更高的抗压性能，其中马氏体不锈钢材料的蜂窝结构经历了龟裂和屈曲阶段。
关键词：
3D打印，随机蜂窝夹芯圆管，力学性能，耐压强度，抗压性能，马氏体不锈钢，热塑性聚合物
引言：
轴向力学性能是圆管结构重要的力学性能指标，而在现代工业生产领域，3D打印技术受到越来越多的关注。据此，本研究通过3D打印技术制备随机蜂窝夹芯圆管，在受力压缩实验中研究了其轴向力学性能。此外，本研究还将研究对象分为马氏体不锈钢和热塑性聚合物材料两种不同的材料类型，从而比较这两种材料的力学性能。
实验方法：
本研究采用3D打印技术制备了随机蜂窝夹芯圆管，连接方式为AbaqusElementsConnectors。其中马氏体不锈钢材料制备的随机蜂窝夹芯圆管直径为10mm，厚度为1mm，蜂窝高度为1.6mm，空隙率为70%，芯材密度为30kg/m3。热塑性聚合物材料制备的随机蜂窝夹芯圆管直径为20mm，厚度为3mm，蜂窝高度为3.2mm，空隙率为70%，芯材密度为60kg/m3。实验采用Instron5969型号材料测试机进行机械压缩实验，加载速率为0.5mm/min。实验过程中通过分析应变-应力曲线和破坏形态来评估随机蜂窝夹芯圆管的轴向力学性能。
实验结果：
实验结果显示，随机蜂窝夹芯圆管具有良好的力学性能，其耐压强度高于空心截面的圆管，这表明随机蜂窝夹芯圆管的结构设计是有效的，并可以提高圆管的力学性能。此外，马氏体不锈钢材料制备的蜂窝结构比热塑性聚合物材料制备的蜂窝结构具有更高的抗压性能，其中马氏体不锈钢材料的蜂窝结构经历了龟裂和屈曲阶段，而热塑性聚合物材料的蜂窝结构则仅仅经历了屈曲阶段，这表明马氏体不锈钢材料制备的蜂窝结构是更为稳定的。
结论：
本研究通过3D打印技术制备了随机蜂窝夹芯圆管，并在机械压缩实验中研究了其准静态轴向压溃性能。结果表明，随机蜂窝夹芯圆管的耐压强度高于空心截面的圆管，并且马氏体不锈钢材料制备的蜂窝结构比热塑性聚合物材料制备的蜂窝结构具有更高的抗压性能。本研究结果可为圆管结构设计和制造提供参考，具有较高的实际应用价值。
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