[发明专利]一种半开孔板格超材料及其增材制造方法

权利要求书

1.一种半开孔板格超材料，其特征在于：

所述半开孔板格超材料为多个单胞结构组成的面心立方结构；

所述单胞结构包括顶面以单胞结构中心为原点十字交叉对称设置的四个第一正四面体，以及底面由所述四个第一正四面体以x-y平面为基准面对称设置的四个第二正四面体；

所述第一正四面体和所述第二正四面体相同且均为空心结构；

所述第一正四面体和第二正四面体均由四块板合围而成，且在正四面体的顶点处设有球形孔洞。

2.根据权利要求1所述的一种半开孔板格超材料，其特征在于，多个单胞结构沿坐标轴方向以阵列形成所述半开孔板格超材料。

3.根据权利要求2所述的一种半开孔板格超材料，其特征在于，所述单胞结构为正方体结构。

4.根据权利要求3所述的一种半开孔板格超材料，其特征在于，所述正四面体的棱长a的长度为其中L为所述正方体结构的边长。

5.根据权利要求4所述的一种半开孔板格超材料，其特征在于，所述正四面体由四块正三角形板合围而成，其中所述正三角形的边长b的长度为其中L为所述正方体结构的边长。

6.根据权利要求5所述的一种半开孔板格超材料，其特征在于，所述球形孔洞孔径D的取值范围小于所述正四面体的棱长a。

7.一种权利要求1-6任一项所述的半开孔板格超材料的增材制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，选取板的厚度及孔洞的孔径长度，确定单胞模型在x，y，z三个正交方向上的尺寸，通过Python语言编写脚本，在有限元分析软件中生成单胞模型；

步骤二，对生成的单胞模型在x，y，z三个正交方向上进行阵列，生成多胞模型，并在有限元分析软件中生成多胞模型的IGS文件；

步骤三，将多胞模型的IGS文件导入设计软件NX中，并输出多胞模型的STL文件；

步骤四，将所述多胞模型的STL文件导入激光选区熔化设备进行成形，得到半开孔板格超材料。

8.根据权利要求7所述的增材制造方法，其特征在于，所述半开孔板格超材料的体积分数可通过改变所述板的厚度或孔洞的孔径进行调节。

9.根据权利要求7所述的增材制造方法，其特征在于，还包括在有限元分析软件中对所述步骤一中生成的单胞模型赋予材料参数，划分网格，施加边界条件，施加载荷，进行力学模拟测试。

10.根据权利要求7所述的增材制造方法，其特征在于，还可将所述多胞模型的STL文件导入激光选区烧结设备、熔融沉积设备或光固化立体成形设备进行成形。