[发明专利]一种在增材制造中增强五模超材料两相材料结合力的方法

权利要求书

1.一种在增材制造中增强五模超材料两相材料结合力的方法，其特征在于，该方法用于克服两相五模超材料点阵结构的微单胞金属与非金属材料界面处存在稳定性差、易受到波动能量的干扰而出现第二相介质滑落、松垮的现象导致声学效果控制不理想、综合力学性能表现差的缺陷；该方法包括下列步骤：

(a)对于由多个周期或非周期性排列的六边形微单元组合成的蜂窝状结构的待处理五模超材料，获取该五模超材料中六边形微单元的边长和壁厚，然后设定该五模超材料的密度和模量参数值，调整所述六边形微单元的尺寸和壁厚，使得所述蜂窝状结构的实际密度和模量参数趋近于所述设定值，以此获得所述六边形微单元新的尺寸和壁厚；

(b)在每个所述六边形微单元相邻边的薄壁连接处，金属相与非金属相的交界面设置卡槽，该卡槽的开口方向朝向所述六边形微单元的中心，同时，所有所述薄壁连接处的卡槽关于所述六边形微单元的中心对称；

(c)对所述卡槽的尺寸赋予初始值，根据该初始值计算所述蜂窝状结构的能带曲线，调整所述卡槽的尺寸的初始值使得所述能带曲线中本征频率的压缩波波速和剪切波波速等于预设值，以此获得的尺寸值为所述卡槽的尺寸；

(d)根据步骤(a)中获得的所述六边形微单元新的尺寸和壁厚和步骤(c)中获得的所述卡槽的尺寸建立所述五模超材料的三维结构模型，采用增材制造的方法成形所述三维结构模型，以此获得所需的五模超材料零件。

2.如权利要求1所述的一种在增材制造中增强五模超材料两相材料结合力的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述设定的五模超材料的密度和模量参数值分别为1.0×10³kg/m³和[2.25,2.25,0；2.25,2.25,0；0,0,0]。

3.如权利要求1所述的一种在增材制造中增强五模超材料两相材料结合力的方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述卡槽的形状为方形或三角形。

4.如权利要求1所述的一种在增材制造中增强五模超材料两相材料结合力的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述压缩波的波速的计算公式按照下列表达式：

c_B＝((B+4G/3)/ρ^eff)^1/2

其中，c_B是压缩波的波速，B是体积模量，G是剪切模量，ρ^eff是五模超材料的实际密度，B/G100。

5.如权利要求1所述的一种在增材制造中增强五模超材料两相材料结合力的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述剪切波的波速计算公式按照下列表达式：

c_G＝(G/ρ^eff)^1/2

其中，c_G是剪切波的波速，G是剪切模量，ρ^eff是五模超材料的实际密度。

6.如权利要求1所述的一种在增材制造中增强五模超材料两相材料结合力的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述压缩波波速和剪切波波速的预设值为1500m/s和0m/s。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种在增材制造中增强五模超材料两相材料结合力的方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述采用增材制造的方法成形所述三维结构模型按照下列步骤：

(d1)选取五模超材料的金属相的材料，采用激光选区工艺成形所述五模超材料中的金属相；

(d2)采用机加工或电化学腐蚀的方式去除步骤(a)获得的金属相表面的毛刺；

(d3)选取非金属相的材料，采用熔融沉积成形的方式在所述金属相上成形所述非金属相，由此完成所述增材制造。