顶刊综述《MSER》：增材制造金属基蜂窝结构材料的疲劳性能！：顶刊综述《MSER》：增材制造

原标题：顶刊综述《MSER》：增材制造金属基蜂窝结构材料的疲劳性能！
近日，挪威科技大学F.Berto和意大利特伦托大学M.Benedetti等人在MaterialsScience&EngineeringR上发表了题为“Architectedcellularmaterials:Areviewontheirmechanicalpropertiestowardsfatigue-tolerantdesignandfabrication”的顶刊综述， IF=26.625 。该综述文章讨论了迄今为止在改善通过增材制造制备的蜂窝结构（尤其是金属基）的疲劳性能方面的进展，从而为耐疲劳的增材制造的建筑蜂窝材料提供了重要见解。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mser.2021.100606

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金属增材制造已经非常成熟，并已用于生产最终用途的关键任务零件，这一发展的下一个阶段之一为设计多孔金属-蜂窝状或晶格结构。
蜂窝结构可以针对特定的机械或其他性能特征进行设计或定制，并且由于它们的大表面积，低质量，规则的重复结构和开放的互连孔隙空间而具有众多优势。这被认为对于医疗植入物以及轻型汽车和航空航天部件特别有用，它们是目前主要的工业驱动力。造孔结构的行为类似于开孔泡沫，迄今为止已发现许多其他工业应用，例如用于吸收冲击的夹心板，用于热管理的散热器，过滤器或催化剂材料，隔音等。增材制造的蜂窝结构的优点是可以实现对微体系结构的精确控制。通过增材制造制造的这些多孔结构多孔材料的巨大潜力目前受到对其结构完整性的关注的限制。
增材制造的建筑多孔材料（或网格结构）特别容易受到疲劳破坏，主要是由于以下五个原因：多孔材料的结构是结构减弱的内在因素；增材制造产品通常以几何精度差和复杂的表面形态为特征；一些技术限制；疲劳等缺陷。
尽管在晶格结构的设计和制造方面取得了不可否认的进步，但人们仍然对其结构的完整性存在广泛的关注，特别是在疲劳载荷下。工业界仍然不信任它们在临界负载机械部件中的广泛使用，并在这方面等待可靠的答案和指导。研究蜂窝状（晶格）材料疲劳行为的主要问题是，没有标准可用于机械测试。出于这个原因，作者将本文作为理解金属增材制造蜂窝（晶格）结构疲劳行为基础，进行相关综述，提出指导方针和方法，以提高成功率并改善性能和可靠性。这篇综述结合了来自不同领域的工程学和基础科学，这些领域与未来的蜂窝状建筑材料的设计、机械理解和制造紧密相关。

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图1多孔材料的例子：（A）闭孔泡沫。（B）开孔泡沫。（C）规则的细胞物质（体立方中心的BCC晶胞）。

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图2（A）植入物和（B）用于实验车辆的轻质支架中的结构化蜂窝（网格）结构示例。示例由（A）LRS植入物有限公司和执行工程有限公司以及（B）纳尔逊·曼德拉大学提供。

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图3本文中文章主要特点。（A）每年与细胞材料疲劳有关的出版物数量。（B）单元电池架构，（C）疲劳载荷配置和（D）综述文献中分析的材料。

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图4（A）DED和（B）PBF工艺的示意图；（C）PBF中的工艺参数；（D）各种扫描策略

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图5可以填充而不会变形的空间填充单元电池。（A）三角形，（B）菱形和（C）六角棱镜。（D）菱形十二面体。（E）四十二面体。 l和h表示特征性单位晶胞尺寸， t是位于单位晶胞边缘上的节点连接节点的厚度。

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图6晶格结构的各种体系结构（A）前三行显示了基于Strut的晶格单元。（B）骨骼和（C）薄片三次周期性最小曲面（TPMS）

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图7（A）如果用销钉代替接头，则弯曲为主的结构成为一种机制；（B）（C）如果用销钉代替接头，则受拉伸为主的结构保持不变。（D）弯曲为主和（E）（F）拉伸为主的晶胞的示例。 M是麦克斯韦数， b是支撑数， j是节点数。 FBCCZ是通过将面心立方（FCC）和体心立方（BCC）与沿X ， Y和Z方向的支柱组合而成的晶胞。