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孔洞缺陷对3D打印Ti-6Al-4V合金疲劳试样应力分布的影响

发布时间:2018-10-11 13:48
【摘要】:3D打印金属技术因其个性化及可用于加工复杂零件等显著优点,在医用骨植入体领域得到了快速发展,但3D打印金属材料的孔洞缺陷所引起的应力集中现象严重降低了其疲劳强度,限制了3D打印生物金属材料的运用。本文针对3D打印Ti-6Al-4V合金超声疲劳试样,分析了Micro CT扫描试样得到的三维图像,获得了试样内孔洞缺陷的数量与体积;选择体积分数占比最大的孔洞,采用有限元方法分析了三种不同孔洞分布形式下的局部应力集中现象。研究发现,因空间位置的不同,独立的孔洞、接近自由表面的孔洞、相邻的孔洞三种不同孔洞的分布情况的应力集中系数差异显著。研究结果在一定程度上解释了目前EBM技术打印Ti-6Al-4V合金的孔洞缺陷如何对材料受力后的局部应力情况产生影响。
[Abstract]:3D printing metal technology has been developed rapidly in the field of medical bone implants because of its outstanding advantages such as individuation and the ability to process complex parts. However, the stress concentration caused by hole defects in 3D printed metal materials seriously reduces their fatigue strength and restricts the application of 3D printed biomaterials. In this paper, for 3D printed Ti-6Al-4V alloy ultrasonic fatigue specimen, the 3D image obtained from Micro CT scanning specimen is analyzed, the number and volume of the hole defects in the specimen are obtained, the voids with the largest proportion of volume fraction are selected. The local stress concentration under three different pore distribution forms is analyzed by finite element method. It is found that the stress concentration factors of the three kinds of holes are significantly different because of the different spatial positions, the independent holes, the holes close to the free surface, and the adjacent voids. The results of the study explain to some extent how the hole defects of Ti-6Al-4V alloy printed by EBM technology affect the local stress of the material after loading.
【作者单位】: 四川大学力学科学与工程系;四川省生物力学工程实验室;破环力学与工程防灾减灾四川省重点实验室;成都大学;
【基金】:国家自然科学基金(11272224,11502152)资助
【分类号】:R318.08

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本文编号:2264390

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