Mathematical Simulation of the Stress-Strain State Manifesting During Compression of a Lattice Structure Manufactured by means of Selective Laser Melting

Abstract

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Государственного научного центра Российской Федерации, Москва, Российская Федерация Аннотация Ключевые слова Рассмотрены подходы к математическому моделированию деформирования при сжатии образцов сетчатой конструкции с фермообразной элементарной ячейкой периодичности (звездчатый октаэдр-octet-truss), синтезированных методом селективного лазерного сплавления порошка стали CL20ES. Проведено моделирование элементарных ячеек с применением объемной и балочной моделей, а также для вариантов корректировки жесткости балочной модели с помощью дополнения модели ячейки жесткими связями в угловых точках, балочными элементами или равномерного распределения жесткости по модели. Применение скорректированной балочной модели с жесткими связями в угловых точках, равными 1/4 длины грани октаэдра (0,88 мм), и эффективным диаметром стержней 0,8 мм позволило с высокой точностью получить расчетную диаграмму деформирования при сжатии образца сетчатой конструкции со стороной ячейки периодичности 5 мм и диаметром стержней ячейки около 1 мм Сетчатые конструкции, аддитивные технологии, моделирование, метод конечных элементов, объемная модель, балочная модель Поступила в редакцию 27.02.2018 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018 Введение. Для авиационной техники важно соответствие используемых материалов и технологий требованиям надежности и экономической эффективности, что приводит к дальнейшему развитию технологии и созданию новых материалов, отвечающих современным требованиям [1−4]. Аддитивные технологические процессы открывают новые возможности в проектировании конструкций свободной формы, например сетчатых регулярных и нерегулярных конструкций. Получаемые сетчатые структуры имеют преимущество по массе по сравнению со сплошными, а по сравнению с пенными и стохастическими-значительно более высокую прочность [5]. В настоящее время наблюдается широкое внедрение в авиацию изделий, изготовленных методами аддитивного производства, в частности изделий, полу