激光选区熔化成形镍钛基五模超材料力学响应研究

五模超材料(Pentamode metamaterials,PMs)具有解耦的相对密度和力学性能,在特种声学装备和生物植入物领域具有潜在应用价值.激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术具有成形复杂精细晶格超材料的能力,可实现定制刚度、单元尺寸和孔隙率.通过五模超材料结构优化设计,利用激光选区熔化成形镍钛形状记忆合金,实现了不同形态的五模超材料结构成形,并开展模拟和性能测试表征研究.微观形貌的观测结果显示,SLM成形的镍钛基五模超材料具有较好的制造保真度.有限元仿真预测结果发现应力集中于杆与杆的连接处.压缩力学试验结果显示,镍钛基五模超材料的强度随着相对密度的增大而增大.通过建立相对密度和相对模量与强度的数学模型,提出了不同相对密度五模超材料的力学性能预测方法.