Quasi-static and dynamic behaviour of additive manufactured gyroid cellular structures made of Ti6Al4V
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/2824700Utgivelsesdato
2021Metadata
Vis full innførselSamlinger
Beskrivelse
Full text available on 2024-06-29
Sammendrag
Gyorider er matematisk optimalisert for å maksimere overflate-til-volum forholdet. Grunnet dereskomplekse struktur er de produsert med additiv tilvirkning. De kvasistatiske egenskapene til gyoridgitterstruktur har blitt studert, men ingen forskning angående de dynamiske egenskapene har blittfunnet under skrivingen av denne avhandlingen.
Kvasistatiske og dynamiske trykk tester ble utført på 24 slike prøver for å fastslå deresegenskaper under trykk last. Effekten av "hot isostatic pressing" og additiv tilvirkning på disseegenskapene ble også utforsket.
De mekaniske og energi-absorberende egenskapene viste seg å følge en skaleringslov ogdegradere ikke linjært med økende relativ tetthet. Effekten av "hot isostatic pressing" på disseegenskapene var funnet å være neglisjerbar.
Numeriske analyser ble utført i ABAQUS der materialkonstantene ble funnet ved inversmodellering. Simuleringene var i stand til å gjenskape responsen til de to komponentene medhøyest relativ tetthet, men var for sterk for de to laveste. Et parameterstudie ble også gjennomførtfor å se hvor sensitiv de numeriske modellene var for en endringer i forskjellige parametere. Gyroids are mathematically optimized to maximize the surface-to-volume ratio. They are producedby additive manufacturing due to their complex structure. While quasi-static properties of gyroidlattice specimens have been studied, no research regarding their dynamic properties has beenfound during the writing of this thesis.
Quasi-static compression tests and dynamic impact tests were conducted on 24 such specimensto determine their properties under compressive loading. Additionally, the effect of hot isostaticpressing and additive manufacturing on these properties were studied.
The mechanical and energy-absorbing properties were found to follow a scale law and degrade ina nonlinear fashion with the increase of relative density. The effect of hot isostatic pressing onthese properties was found to be negligible.
Finite element simulations were conducted using ABAQUS with the material constants obtainedfrom reverse engineering. The simulations captured the response of the two specimens with thegreatest relative densities, but were too strong for the two lowest relative densities. A parameterstudy of the constitutive model was also conducted to see how sensitive the base models were tochanges in different parameters.