(图片来源:UC3M)
自20世(shì)纪(jì)80年代以来,用3D打印(yìn)金属制造(zào)的零部件在各行业得到(dào)广(guǎng)泛(fàn)利用。由于(yú)制造工艺(yì)的原因,这类(lèi)材料内部通(tōng)常都(dōu)有微小的(de)孔(约(yuē)几(jǐ)十微米),当对其施加载荷时,孔隙会变得更大(dà)。为了解(jiě)这些韧性金(jīn)属(能够吸收能量)是如(rú)何断裂的,研究小(xiǎo)组开(kāi)始分析(xī),当施加(jiā)载荷时(shí),这些“微孔”发生(shēng)了什么。
主要(yào)研究人(rén)员之一、UC3M连续介质力(lì)学和(hé)结构分(fèn)析系的非(fēi)线性固体力学研究团队的Guadalupe Vadillo称:“比如说,大(dà)部分(fèn)汽车构件都是由韧性金属制成的,这类金属能够吸收碰撞能量,因此(cǐ)可以在发生(shēng)交通事故时,提高(gāo)车(chē)辆安全性。对(duì)关(guān)键工业部门来说,了解和预(yù)测韧性金属是如何断裂(liè)的,就等于是在优化抗冲击吸收能量结构的设(shè)计。”
此项研究发现了导致材料失效(xiào)的两种(zhǒng)机(jī)制(zhì)。首先(xiān),微孔出现和增长,导致材料软化直至断裂;其次,当材料内部的多个微孔相互连接并相互作用,会发生聚结,加速(sù)断裂。
Guadalupe Vadillo表示:“在这项工作(zuò)中,我们(men)通过加速或延缓材料断裂,确定了材(cái)料中的微孔或固有微孔如(rú)何增(zēng)长、收缩(suō)和(hé)相(xiàng)互作用,这取(qǔ)决于(yú)材料的(de)粘度(dù)(施(shī)加(jiā)载(zǎi)荷时(shí)的(de)变形速度)、对材料施加载荷的速度和(hé)加(jiā)载路(lù)径(方向(xiàng)和其他因素)。”
该(gāi)项研究帮助我们(men)更深入地了解3D打印(yìn)韧性金属(shǔ)的行为方式,推动不(bú)同行业设(shè)计(jì)和(hé)制造更坚固的零(líng)部件。这(zhè)些材料可(kě)用(yòng)于注重(chóng)能(néng)量吸(xī)收的工艺,例如航空航天(tiān)业制(zhì)造新(xīn)型机身、汽(qì)车业使用(yòng)的(de)各类汽车部件或生物医(yī)学业开发植入物(wù)。