复合负泊松比人工骨材料胞元结构参数与力学性能的匹配

来源：机械工程材料杂志2024年第6期北京时间：

作者：叶建华, 徐欢, 韦铁平, 曾寿金

摘要：基于手性结构和内凹结构设计了一种新型复合负泊松比多孔结构；采用Ti6Al4V钛合金球状粉末,通过选区激光熔化成形技术制备了复合结构试样,基于响应曲面法研究了胞元长度与环径比（0.7~0.9）、杆径（0.4~0.6 mm）和内凹角度（60°~80°）及其交互作用对复合结构试样弹性模量和屈服强度的影响,获得优化的胞元结构参数。结果表明：当孔隙率为75%时,复合结构试样的弹性模量和屈服强度介于手性和内凹结构试样之间；采用小胞元长度与环径比、小杆径和大内凹角度时,复合结构试样的弹性模量较低,采用大胞元长度与环径比、大杆径和小内凹角度时,屈服强度较高；复合结构的优化参数为胞元长度与环径比0.9、内凹角度60.1°、杆径0.546 mm,预测得到该优化复合结构试样的弹性模量为3.71 GPa,与试验值（3.65 GPa）的相对误差为1.64%,说明采用响应曲面法建立的负泊松比结构参数与力学性能关系模型可靠,实测该复合结构试样的屈服强度高达210.36 MPa。

关键词：负泊松比结构, 响应曲面法, 力学性能, 骨小梁