如何進行多孔網材料的疲勞行為研究? 有哪些型別?

Mondo 教育 更新 2024-03-01

基於對 Scopus 和 Web of Science 資料庫中豐富文獻的回顧,我們選擇並分析了 65 篇專注於多孔(網格)材料疲勞行為的文章。 文獻跨越近十年,其中大部分集中在近四年,擴充套件引用總數達到291篇,經過審查,以全面**與文章範圍相關的所有主題。 文獻涵蓋了 24 種細胞型別的疲勞行為研究,儘管它涵蓋了所有報告調查的約 50%,但三項調查佔主導地位。 值得注意的是,80%的文獻採用了壓縮-壓縮疲勞試驗,儘管已經探索了幾種金屬材料,但60%的研究主要集中在生物醫學級Ti-6Al-4 V上。 這表明,目前對細胞材料疲勞相關應用的主要興趣來自生物醫學領域。

為了向讀者提供最關鍵的增材製造 (AM) 技術、多孔(網格)材料結構和靜態機械行為的背景知識,我們組織了這篇評論文件。 對結構性多孔材料的疲勞試驗結果進行了檢驗,重點介紹了影響其疲勞響應的主要因素,並闡述了可用於評價多孔材料疲勞效能的實驗技術。 這將有助於確定提高抗疲勞性的設計和技術措施,並在後續章節中將最新知識轉化為強大的疲勞設計指南,以驗證結構元件(網格)材料。

在深入了解金屬零件的增材製造方面,我們對增材製造工藝進行了清晰而嚴格的審查,重點介紹了兩大類技術:定向能量沉積和粉末床熔融 (PBF)。 雷射PBF和電子束PBF的比較說明了選擇正確技術的關鍵理解。 詳細介紹了L-PBF和EB-PBF的工藝流程,以及它們在製造過程中的關鍵步驟。

材料設計的乙個關鍵步驟是多孔材料的形態。 我們提到了基於諧波函式和所需密度水平的水平水平的水平集近似技術對TPMS的數學描述,用於數學建模。 為了解釋晶格多孔材料的力學效能,我們回顧了設計中用於建模的一些基本概念,例如代表性體積單元(RVE)和相對密度。

在對多孔材料疲勞行為的詳細研究中,我們分析了實驗研究的重要性,特別是那些在晶格力學模型上進行的實驗研究。 詳細研究了疲勞行為,從線彈性狀態到穩態,最後到緻密化階段。 拉伸和彎曲主導結構的不同應力-應變曲線表明了其破壞機理的差異,這對於設計多孔材料至關重要。

通過對這些重要領域的深入研究,我們對未來抗疲勞多孔材料的設計和建造有了全面的了解。 本綜述旨在幫助工程師和研究人員更好地了解和利用多孔材料的特性,為未來的創新和發展奠定基礎。 在對多孔材料的進一步研究中,我們引入了相對密度和孔隙率等關鍵概念,這些概念對於描述材料形態至關重要。 雖然相對密度是乙個強大的概念,但它並不能完全表徵細胞物質的形態。 這在以彎曲和拉伸為主的結構中尤為明顯,它們表現出不同的機械效能和破壞機制。 我們強調這一趨勢,以說明實際製造中可能存在的幾何不準確性,以及這些不確定性如何影響材料的機械效能。

進一步的研究涉及晶格材料的力學建模,這為設計中的有效效能提供了乙個框架。 我們引入了代表性體積元素(RVE)的概念,特別是在週期性結構的應用中。 對於沒有規律週期的多孔材料,RVE的正確尺寸變得更加複雜,我們提出了一種逐漸增加RVE尺寸並驗證效能收斂的方法。

在討論了多孔材料的靜態力學效能之後,我們重點研究了疲勞行為的實驗。 通過比較不同的應力-應變曲線,突出了拉伸和彎曲主導晶格的破壞機理的差異。 這些實驗觀察揭示了這些結構如何在應力下逐層失效的關鍵見解。

我們總結了本綜述的主要發現。 深入了解未來抗疲勞多孔材料的設計和構造將是推動創新的關鍵。 本文旨在為工程師和研究人員提供全面的資源,使他們能夠更好地了解多孔材料的特性,並在其應用中取得更大的成功。

通過對 65 篇文章的深入分析,我們提供了對多孔材料疲勞行為的全面了解,涵蓋了靜態和動態方面的關鍵知識。 本文為今後的研究和應用奠定了基礎,為多孔材料在不同領域的廣泛應用提供了有力的支援。 我們期待在這一領域看到更多的創新,並為科學和工程做出更大的貢獻。 多孔材料研究領域一直是乙個充滿挑戰和機遇的領域。 通過對許多不同型別材料的詳盡分析,我們揭示了晶格在多孔結構中的優越性能。 應力-應變曲線表明,結構的破壞機理和效能差異不僅受到相對密度等基本引數的影響,還受到製造過程中可能引入的不確定性的影響。

在提出力學建模框架時,我們意識到在沒有規則週期的多孔材料中選擇具有代表性的體積單元的挑戰。 通過逐漸增大RVE的尺寸,可以更好地理解不同條件下各性質如何收斂,這為多孔材料力學行為的數值模擬提供了新的思路。

實驗研究部分重點介紹了多孔材料在疲勞條件下的行為。 以張力和彎曲為主的晶格表現出明顯的應力-應變特性,這對於設計更堅固、更耐用的結構至關重要。 對這些多孔結構的深入了解將有助於指導未來的工程和科學創新。

通過對過去十年中65篇文章**的詳細分析,本文全面概述了多孔材料的疲勞效能。 我們強調了設計中需要考慮的關鍵因素,同時也確定了未來研究的潛在方向。 多孔材料的廣泛應用,特別是在生物醫學領域,證明了它們推動科學和技術前沿的潛力。

綜上所述,多孔材料的疲勞行為是乙個複雜而引人入勝的研究課題。 對於工程師和科學家來說,深入了解這些材料的特性,充分利用它們的優勢,克服可能的挑戰將是未來研究的關鍵。 我們期待看到更多的創新和實際應用,為科技發展做出更大的貢獻。 多孔材料的研究挖掘了其在各個領域廣泛應用的潛力。 通過對65篇文章**的分析,我們對多孔結構的性質和疲勞行為有了更全面的了解。 這項研究證明了多孔材料在生物醫學領域的獨特價值,並提供了指導我們更深入地研究該領域的見解。

疲勞效能的差異特性,例如拉伸和彎曲主導晶格的破壞機制,對於設計和製造更耐用、更可靠的結構至關重要。 我們深刻意識到相對密度等基本引數對多孔材料效能的影響,並嘗試建立力學模型以更好地理解這些影響。

在數值模擬方面,代表性體積單元(RVE)的選擇成為乙個關鍵問題。 通過逐漸增加RVE的尺寸,我們正試圖克服這一挑戰,並為未來的多孔材料模擬提供更準確的機械效能**。

對多孔材料疲勞特性的深入研究不僅有助於揭示它們在特定條件下的行為,而且還為工程和科學領域的進一步創新提供了指導。 展望未來,我們期待對多孔材料進行更深入的研究,以推動該領域的持續發展。

多孔材料疲勞行為的研究是一項具有挑戰性和前瞻性的任務。 通過全面的實驗和數值模擬,拓寬了對多孔結構的理解,為設計更先進、更高效能的材料奠定了基礎。 期待該領域未來不斷創新,為社會發展和科技進步貢獻更多可能。 通過對多孔材料疲勞行為的深入研究,我們更加意識到在設計和製造過程中需要考慮多種因素。 對65篇專業文章的分析為我們提供了乙個深入挖掘多孔結構本質的機會,同時也為工程和科學相關領域的探索開闢了新的方向。

在多孔材料的疲勞效能中,相對密度等基本引數的影響備受關注。 仔細調整這些引數不僅可以提高多孔材料的抗疲勞性,還可以優化其在特定應用中的效能。 正是這些關鍵的監管因素使多孔材料成為未來技術和工程創新的乙個引人注目的方向。

在數值模擬方面,選擇正確的代表性體積單元 (RVE) 對於準確模擬多孔材料的行為至關重要。 通過不斷改進模型,我們致力於提高數值模擬的準確性,以更好地反映多孔結構的實際效能。 這不僅是對材料科學的挑戰,也是未來工程設計更可靠的基礎。

多孔材料的廣泛應用涵蓋了從生物醫學到工程和建築的廣泛領域。 通過深入了解多孔結構的特性,我們能夠更好地滿足不同領域對材料特性的特定需求。 這為未來的跨學科研究奠定了基礎,並推動了科技創新的邊界。

對多孔材料的研究不僅豐富了我們對材料科學的理解,也為材料設計和製造提供了新的思路。 通過實驗和理論研究相結合,我們可以更好地把握多孔結構的本質,並在未來創造出更優越的功能材料。 我們期待未來這一領域的不斷拓展,為人類社會的可持續發展做出更大的貢獻。

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