缅因大学工程师结合计算机建模与物理实验，预测轻质3D打印物体的强度

时间：2025-11-11 10:36 来源：南极熊作者：admin 阅读：次

2025年11月10日，来自缅因大学（UMaine）的工程师们正在开发一种新方法，以更精确地预测轻质3D打印物体的强度。这项由该大学先进结构与复合材料中心（ASCC）开展的研究，将使设计人员能够在轻量化几乎任何塑料部件时，通过控制强度来制造出更坚固可靠的部件。

相关研究以题为“Investigation of the nonlinearresponse of gyroid infills for prediction of the effective yield strength”的论文发表在《渐进式增材制造》（Progressive Additive Manufacturing）期刊上的研究。研究团队由ASCC的研究工程师Philip Bean、机械工程教授Senthil Vel以及土木工程教授Roberto Lopez-Anido组成。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s40964-025-01200-7

缅因大学的研究团队将先进的计算机建模与物理实验相结合，从而更全面地了解这些零件在应力作用下的性能。研究团队测试了增材制造螺旋体填充的有效屈服强度，这是一种复杂的重复性内部结构，常用于3D打印，旨在最大限度地减轻重量并保持结构完整性。

△螺旋面几何体的示例

团队利用计算机模拟分析螺旋体对各种力的响应，并通过对3D打印原型进行实验验证了这些预测。研究结果揭示了这种复杂的内部结构如何影响零件的整体性能，而这通常是传统分析方法无法实现的。

△螺旋体晶胞的实体模型示例

△弹性理想塑性模型在xy平面内发生剪切变形时的典型应力-应变响应和相应的von-Mises应力分布（相对密度50%，E=1.0GPa，v= 0.3，Sy=1.0 MPa）

Bean说道：“这项研究使我们能够更有信心、更高效地设计3D打印部件。通过了解这些螺旋填充结构的精确强度，我们可以减少材料用量，并提高各行业的性能。”研究人员表示这种方法将极大地惠及对强度高、重量轻的材料有需求的行业，包括航空航天、汽车和医疗器械制造等行业。

(责任编辑：admin)

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