MHSS压缩有效力学性能研究

金属空心球结构(Metallic hollow sphere structure,MHSS)是一种新型的超轻多孔金属材料。利用ANSYS有限元分析软件模拟了薄壁金属空心球的压缩过程,采用非线性和瞬态分析方法得出了其名义应力-应变曲线,与实验曲线进行对比分析发现两条曲线较为吻合。对3种不同堆积模式的金属空心球结构进行了压缩数值模拟分析,得出了其压缩的有效屈服极限和有效弹性模量等力学性能。通过研究材料中单球的受力状态,分析了不同堆积模式材料力学性能出现差异的原因,其理论预测结果与数值模拟结果具有相同的规律。

强韧支架用丝素蛋白基生物墨水及其3D打印支架模拟软件的开发

基于丝素蛋白(SF)和有限元分析方法,开发了一种强韧支架用丝素蛋白基生物墨水及其3D打印支架压缩性能模拟软件。表征了墨水的可打印性及对应水凝胶和3D打印支架的力学性能,评估了相关打印支架的细胞相容性。基于所述丝素蛋白基生物墨水,设计并制备了不同高度和孔隙率的3D打印支架,利用所开发软件和电子万能材料试验机对打印支架的压缩性能进行了模拟预测和实测对比。结果表明:该墨水可打印性佳,对应支架强度高韧性好、细胞相容性好。所开发软件操作简便,具有3D打印支架建模、模型压缩力学性能预测以及指导3D打印支架快速制备等功能。

一种低造价叠层橡胶隔震支座的试验及模拟研究

提出了一种适用于村镇民居的新型低造价隔震支座,即采用低成本的3240环氧树脂板材作为叠层橡胶隔震支座的加劲层。分别对3240板材和隔震支座进行了力学性能试验,分析了竖向刚度与竖向面压的关系、水平刚度随不同竖向面压或剪应变的变化规律以及支座的力学和变形性能;对隔震支座进行压缩和剪压数值模拟,探究支座的应力分布规律以及翘曲现象对支座性能的影响。研究结果表明:3240隔震支座具有良好的力学和变形性能,支座的竖向刚度随竖向面压增大而减小,水平刚度随剪应变增大而减小;竖向压缩模拟时,支座最大竖向应力和最大水平应力均为竖向面压2倍左右;翘曲会使支座产生较大水平应力且降低支座水平刚度,工程中建议采用螺栓连接避免支座翘曲破环。