[发明专利]一种表征3D打印金刚石点阵结构力学性能的方法

说明书

本发明公开了一种表征3D打印金刚石点阵结构力学性能的方法，包括测试对象获取步骤，所述测试对象获取步骤为：获取用于力学性能测试的金刚石点阵结构对象，所述金刚石点阵结构对象为具有周期性结构单元、至少一端侧面没有悬臂杆状的悬空点阵杆的杆状结构。采用本方法，可实现金刚石点阵结构力学性能的准确测试。

技术领域

本发明涉及3D打印点阵结构的力学性能测试技术领域，特别是涉及一种表征3D打印金刚石点阵结构力学性能的方法。

背景技术

点阵结构在轻量化、减振、吸能等领域具有重要的应用前景，3D打印以其独特的技术优势，可以实现不同种类和不同尺寸的点阵结构的三维加工成形。

在简单立方、面心立方、体心立方等点阵结构中，均具有横梁结构。对于3D打印而言，当横梁结构尺寸略大时，需要添加支撑结构才能辅助成形，多孔结构中夹杂的支撑在后期不便于去除。换言之，上述几种立方点阵结构，3D打印的工艺性较差；与之相比，金刚石点阵中没有横梁结构，可以在没有支撑的情况下完成不同尺寸点阵结构的3D打印。金刚石点阵结构除了工艺性能方面的优势外，其力学性能方面也具有一定优势。在简单立方、面心立方、体心立方中，每个点阵节点分别是6、8、8根点阵杆的交汇处。由于点阵节点往往是应力集中区，连接的点阵杆较多时节点处容易提前失效，在未经特殊优化时无法发挥出点阵结构的力学性能潜力。在金刚石点阵结构中，每个点阵节点是4根点阵杆的交汇处，由于节点上的点阵杆较少，更能发挥出点阵结构的力学性能潜力。

综上所述，金刚石点阵结构具有较好的工艺特性和力学性能潜质，在力学性能构件中具有很好的应用前景。

准确量化金刚石点阵结构的力学性能，无疑会进一步推进金刚石点阵结构在现有技术中的运用。

发明内容

针对上述提出的准确量化金刚石点阵结构的力学性能，无疑会进一步推进金刚石点阵结构在现有技术中的运用的技术问题，本发明提供了一种表征3D打印金刚石点阵结构力学性能的方法。采用本方法，可实现金刚石点阵结构力学性能的准确测试。

针对上述问题，本发明提供的一种表征3D打印金刚石点阵结构力学性能的方法通过以下技术要点来解决问题：一种表征3D打印金刚石点阵结构力学性能的方法，包括测试对象获取步骤，所述测试对象获取步骤为：获取用于力学性能测试的金刚石点阵结构对象，所述金刚石点阵结构对象为具有周期性结构单元、至少一端侧面没有悬臂杆状的悬空点阵杆的杆状结构。

如上所述，金刚石点阵结构虽然具有较好的工艺特性和力学性能潜质，在力学性能构件中具有很好的应用前景。但是，金刚石点阵内由于具有很多悬空点阵杆，在进行力学性能表征以方便其运用时，以上悬空点阵杆给其力学性能的标定带来了很大阻碍，不仅不能获得准确的力学性能标定结果，同时不利于形成统一的力学性能测试标准。

本方法的原理为首先获得金刚石点阵结构母体，而后由母体中截取局部作为测试对象，且该测试对象首先得反映金刚石点阵结构的结构特点，即具有金刚石点阵结构固有的周期性结构单元(晶胞)，同时该作为测试对象的金刚石点阵结构对象中，至少有一端的侧面没有呈悬臂梁形态的悬空点阵杆，这样，采用本方案实现金刚石点阵结构力学性能表征或测试时：

1.在未改变金刚石点阵结构的前提下，提出了一种金刚石点阵结构的力学性能测试方法。

2.基于该方法，可以得到无悬空点阵杆的测试对象，如仅一端无悬空点阵杆时，对该端施加约束后，可以用于压缩等力学性能测试；如两端均无悬空点阵杆时，可用于拉伸、压缩等力学性能测试。由于在进行力学性能测试时，测试对象的夹持端没有悬空的杆件(点阵杆)，可以较好的反映出金刚石点阵的力学性能，特别是在拉伸等两端均需要夹持操作的性能测试中，将金刚石点阵结构与实体连接，以实体部位作为夹持着力点，可有效防止夹持力不够影响测试。

3.基于本发明提出的方法，利用无悬空点阵杆的测试对象，可以用于拉伸、压缩、弯曲、扭转等力学性能测试。