山东大学国凯教授：一种嵌入式3D打印晶格超结构的振动特性研究

不良的振动严重影响设备运行精度、稳定性与可靠性，甚至影响人身健康。因此，减振结构优化设计尤为重要。晶格超结构是一类结合轻量化晶格的人工设计结构，在减振领域具有重要的应用价值。

晶格超结构基于局域共振原理将低密度晶格与共振子耦合，能够在低频范围内打开带隙。然而对于该类嵌入式晶格超结构，其制备方式存在过程复杂、接合不佳的局限，且较少涉及金属材料的晶格超结构的带隙特性研究。

在AIP出版社旗下期刊Journal of Applied Physics中，山东大学的研究团队提出了一种结合了AlSi10Mg合金晶格和锡铋合金共振子的新型嵌入式晶格超结构，采用先进的选区激光熔化(SLM)技术制备了该结构，并对其带隙特性进行了研究。

该结构采用液态合金灌注后凝固的方式形成共振子，在保证晶格结构完整性和强度的基础上合理嵌入局域共振单元。经仿真分析和试验验证，当晶格常数小于5cm时，可以获得低于同尺寸布拉格散射型带隙频率23倍的低频带隙。该设计为形成具有低频带隙的减振超结构提供了一种新的可能性。

为了进一步优化结构，该团队还探究了晶格半径、超结构缩放因子和共振子填充比例三种结构参数对该晶格超结构带隙位置和宽度的影响规律。有望在之后实现特定应用场景下的灵活调整。

在未来，作者的目标是研究不同材料组合、不同结构参数下晶格超结构的振动带隙特性，为该类超结构的工程应用提供更多的理论基础和技术支撑。

原文信息>>>>

标题

Investigation on vibration properties of 3D printed lattice structures filled with tin–bismuth alloy

期刊号

Journal of Applied Physics 131, 065105 (2022)

作者

Ying Hong, Kai Guo, Jie Sun, Bin Yang, and Chengqian Zhang

原文链接

https://doi.org/10.1063/5.0073251

期刊介绍>>>>

期刊封面

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