3D打印六边形蜂窝芯材在动态和准静态加载下的力学性能、能量吸收及失效机制

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将3D打印蜂窝芯材集成到夹层复合材料结构中用于承载应用具有创新设计潜力，但如何在冲击条件下实现有效能量耗散同时保持结构完整性仍是关键挑战。本研究采用动态和准静态加载方式，系统研究了三种聚乳酸（PLA）基芯材的3D打印六边形蜂窝夹层复合材料的能量吸收和失效机制，包括纯PLA、PLA-碳纤维和PLA-木粉复合材料。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）进行材料表征，利用光学显微镜分析失效模式。结果表明，PLA-木粉复合材料表现出显著的能量吸收性能提升：在面内冲击能为11 J的条件下，吸收能量达9.22 J（相比PLA-碳纤维的8.49 J）；准静态压缩下，PLA-木粉吸收能量为8.74 J，远优于PLA-碳纤维的3.05 J。这一性能改善源于木粉填料与PLA基体间界面粘结力的增强，经SEM和FTIR分析得到证实。研究结果表明填料相容性对3D打印夹层复合材料结构完整性的关键作用，为航空航天和汽车工业中轻质耐久材料的应用提供了重要参考。

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