Selective Laser Melting (SLM) technology has undergone significant development in the past years providing unique flexibility for the fabrication of complex metamaterials such as octet-truss lattices. However, the microstructure of the final parts can exhibit significant variations due to the high complexity of the manufacturing process. Consequently, the mechanical behavior of these lattices is strongly dependent on the process-induced defects, raising the importance on the incorporation of as-manufactured geometries into the computational structural analysis. This, in turn, challenges the traditional mesh-conforming methods making the computational costs prohibitively large. In the present work, an immersed image-to-analysis framework is applied to efficiently evaluate the bending behavior of AM lattices. To this end, we employ the Finite Cell Method (FCM) to perform a three-dimensional numerical analysis of the three-point bending test of a lattice structure and compare the as-designed to as-manufactured effective properties. Furthermore, we undertake a comprehensive study on the applicability of dimensionally reduced beam models to the prediction of the bending behavior of lattice beams and validate classical and strain gradient beam theories applied in combination with the FCM. The numerical findings suggest that the SLM octet-truss lattices exhibit size effects, thus, requiring a flexible framework to incorporate high-order continuum theories.


翻译:过去几年来,选择性的激光熔化(SLM)技术经历了重大发展,为制造奥克特-图鲁斯制片等复杂元材料提供了独特的灵活性;然而,由于制造过程的高度复杂性,最终部分的微结构可能出现显著变化;因此,这些拉特层的机械行为在很大程度上取决于过程引起的缺陷,提高了将制造式的地形弯曲测试纳入计算结构分析的重要性;这反过来又挑战传统的网状成型方法,使计算成本过高。在目前的工作中,采用沉浸式图像到分析框架来有效评估AM制片的弯曲行为。为此,我们采用Finite细胞法(FCM)进行三维的数值分析,对调压式结构的三端弯曲测试进行比较,将设计成弹性结构有效特性加以比较。此外,我们进行了一项全面研究,研究在稳定型模型中,对稳定型模型的应用程度模型的应用程度降低,从而将稳定型模型与稳定型模型的模型的组合纳入稳定型模型。

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