[发明专利]用于增材制造点阵结构材料的拉伸试样及拉伸测试方法

说明书

本发明涉及增材制造的点阵结构材料的测试技术，公开了用于增材制造点阵结构材料的拉伸试样及拉伸测试的方法，首先制备填充有增材制造点阵结构材料的拉伸试样，再对拉伸试样进行拉伸测试，获取至少包括最大拉脱力的测试数据，基于拉伸试样的结构参数和增材制造点阵结构的材料参数获取等效的所有点阵结构的横截面积，最后采用最大拉脱力和等效的所有点阵结构的横截面积确定增材制造点阵结构的抗拉强度。本发明通过等效计算可以确定更精确的等效截面面积，获得更加准确的拉伸测试结果，可作为评价其拉伸性能的重要依据，填补了增材制造点阵结构拉伸试验方法测试空白。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种用于增材制造点阵结构材料的拉伸试样及拉伸测试方法。

背景技术

在复杂结构制造方面，增材制造技术解决了传统减材和等材工艺难加工或无法加工的局限，而且其制造成本并不随零件复杂性的增加而大幅度提高。轻量化材料就是可以用来减轻产品自重且可以提高产品综合性能的材料。材料轻量化，指的是在满足机械性能要求的前提下，通过增材制造方式采用轻量化的金属和非金属材料可以实现重量减轻。金属点阵结构具有超轻、高孔隙率、高比强、高比刚、高强韧、高能量吸收等优良力学性能，以及吸声、减震、散热、电磁屏蔽、渗透性优等特殊性能，使其兼备结构和功能的双重功用，是一种性能优良的多功能工程结构材料，在航空航天、国防军事、交通能源等各行业中均具有非常乐观的应用前景。

增材制造点阵结构材料作为一种中空新型金属结构材料，其轻量以及优良的综合性能得到了广泛的关注。增材制造点阵结构可以制造复杂构件实现减重且满足力学性能要求。增材制造点阵结构的性能评价是当前研究的重点和热点，在激光增材制造的过程中，力学性能直接影响构件后续在役时的运行安全和使用寿命，关键结构的力学性能评价对激光增材制造合金构件控形、控性具有重要意义。

增材制造点阵结构性能的测试方法包括压缩试验、拉伸试验、冲击试验、剪切试验，其中拉伸试验和压缩试验是最常用的评价增材制造点阵结构力学性能的手段。增材制造点阵结构材料为非标的材料，由于增材制造点阵结构材料本身结构和试验机的限制，现有的力学性能评价方法中的拉伸测试可操作性比较困难，包括制备样品的尺寸、拉伸过程中引伸计夹持、拉断后抗拉强度的计算等都和一般的拉伸试样不同。因此，需要一种专门适用于增材制造点阵结构材料的拉伸试样及拉伸测试方法，解决增材制造点阵结构材料的力学性能评价问题。

发明内容

本发明旨在提供一种用于增材制造点阵结构材料的拉伸测试的解决方案，解决如何科学精确实现增材制造点阵结构材料的拉伸测试的问题。

本发明提供一种用于增材制造点阵结构材料的拉伸测试的方法，包括如下步骤：

步骤S1，制备填充有增材制造点阵结构材料的拉伸试样；

步骤S2，对拉伸试样进行拉伸测试，获取至少包括最大拉脱力的测试数据；

步骤S3，基于拉伸试样的结构参数和增材制造点阵结构的材料参数获取等效的所有点阵结构的横截面积；

步骤S4，采用最大拉脱力和等效的所有点阵结构的横截面积确定增材制造点阵结构的抗拉强度。

优选地，步骤S3中，所述获取等效的所有点阵结构的横截面积的步骤具体可包括：

步骤S31，通过增材制造点阵结构材料对应的夹芯体积与胞元体积的比值确定点阵结构材料的相对密度；

步骤S32，通过试样原始厚度、试样原始宽度、原始标距三者之积确定拉伸试样平行长度对应的外部体积，通过试样原始宽度与蒙皮厚度之积确定蒙皮横截面积；

步骤S33，采用拉伸试样平行长度对应的外部体积与点阵结构材料的相对密度作为等效的点阵结构试样填充部分的实体体积；

步骤S34，采用等效的点阵结构试样填充部分的实体体积除以原始标距的商作为等效的点阵结构试样填充部分的横截面积；