增材制造金字塔型点阵夹芯板落锤冲击响应研究

来源：振动与冲击杂志2025年第15期北京时间：

作者：亓昌，郑聪，江峰，杨姝yangshu@dlut

单位：1.大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连116024；2.西北大学西北复杂系统研究所，美国 埃文斯顿60208

摘要：金字塔型点阵夹芯板(Pyramidal Lattice Sandwich Panel, PLSP)是一类具有高孔隙率的周期性拓扑结构，因具有轻质高强、高比刚度、抗爆炸以及耐冲击等优异力学性能，在现代军用装备领域应用前景广阔。首先，利用选择性激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)成型方法制备AlSi10Mg铝合金金字塔型点阵夹芯板试样并实施落锤冲击试验，揭示了夹芯板在冲击载荷作用下的变形失效模式和损伤机理。其次，基于显式动力学有限元方法建立梁单元芯体有限元模型，仿真研究金字塔型点阵夹芯板的落锤冲击动态响应，并通过破坏形态与冲击荷载-时间曲线的对比，验证了有限元模型的有效性和准确性。为进一步提高夹芯板抗冲击性能，在此基础上，建立面板-芯体-背板为装甲钢-铝合金-装甲钢多材料的同等面密度金字塔型点阵夹芯板有限元模型，以背板最大瞬态位移和夹芯板吸能量为评价指标，采用单一变量法数值模拟结构参数对抗冲击性能的影响。研究表明，装甲钢-铝合金-装甲钢多材料金字塔型点阵夹芯板的抗冲击性能较同等面密度铝合金材料有很大提升，夹芯板整体构型基本保持完好；金字塔型点阵夹芯板的芯体厚度、芯体层数以及面板厚度对抗冲击性能影响很大。研究结果可为装备轻量化与抗冲击设计提供参考。<br>

关键词：增材制造；金字塔型点阵；夹芯板；落锤冲击；数值模拟；动态响应