热能动力工程

作者：邱绪哲,李涛,周生俊,何涛,王斌斌,夏阳,吕永涛

单位：大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室 力学与航空航天学院,,中船双瑞洛阳特种装备股份有限公司,,武汉第二船舶设计研究所,,武汉第二船舶设计研究所,,武汉第二船舶设计研究所,,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室 力学与航空航天学院,,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室 力学与航空航天学院,

关键词：三周期极小曲面;梯度结构;能量吸收;有限元

基金：热能动力技术重点实验室开放基金资助项目(TPL2022A01)

三周期极小曲面(TPMS)能够避免局部应力集中现象,有效地提高能量吸收性能。典型的TPMS结构包括了Primitive、Gyroid、Diamond、IWP(I-graph and Wrapped Package-graph)等。为了提升管路系统的能量吸收性能,通过对Gyroid梯度结构的分析,设计了梯度吸能结构,并研究了不同承载角度下梯度Gyroid结构的能量吸收规律。研究表明：轴向梯度Gyroid结构在压溃过程中呈现出分层逐步破坏的特性,相比于均匀Gyroid结构,提升了其在压缩阶段的平台应力,从而其结构的比能量吸收性能在0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°时分别提高了1.59%、4.58%、10.74%、30.66%、18.44%、7.75%和1.54%,所有角度的平均比吸能提高了10.67%；Gyroid结构孔隙率线性梯度的变化未对承受压缩载荷时的变形响应造成显著影响。因此,轴向梯度Gyroid结构可保证压溃变形不变的情况下,提高结构的能量吸收能力。

来源：2025年第6期

《热能动力工程》期刊编辑部

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