机械工程学报

作者：张明康, 师文庆, 徐梅珍, 王迪, 陈杰

单位：1. 广东海洋大学机械与能源工程学院 阳江 529500;2. 华南理工大学阳江研究院 阳江 529500;3. 广东海洋大学材料科学与工程学院 阳江 529500;4. 广东海洋大学食品科学与工程学院 阳江 529500;5. 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510641

关键词：多孔结构,增材制造,隐式曲面,力学性能,过滤器；

基金：广东省基础与应用基础研究基金-青年(2021A1515110033)和湛江市科技计划-海洋青年人才(2021E05001)资助项目。

传统金属过滤器的制造工序复杂、开发周期长，对于一些特殊过滤装置难以实现快速迭代设计和制造。压降性能是过滤器的重要评价指标之一，而过滤器结构在流体压力较大时，也需要同时考虑其力学性能。为解决上述问题，基于隐式曲面函数夹断优化函数，设计并通过激光选区熔化成形技术制备四种经典隐式曲面多孔结构过滤器，研究对比其压缩性能和压降性能。研究结果表明，Gyroid、Diamond和IWP三种隐式曲面多孔结构的压缩曲线属于弯曲主导型结构变形方式，Primitive多孔结构的压缩曲线属于拉伸主导型结构变形方式，且Primitive结构具有最高的压缩弹性模量和屈服强度，同时拟合四种隐式曲面多孔结构的Gibson-Ashby修正预测模型。利用优化后的隐式曲面结构函数，设计多孔过滤器，其压降分析结果表明，Primitive的压降值最低，流体阻力最小，因此Primitive结构可作为过滤器最优的设计单元体类型。分析隐式曲面多孔过滤器结构的力学性能和压降性能，揭示其压降变化机理，为新型过滤器结构设计提供参考。

来源：2024年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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