發(fā)布時間：2020-04-02 19:56

【摘要】：增材制造零件機械性能的提升、制造工藝的優(yōu)化是增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求,建立面向增材制造技術的力學性能的分析方法是增材制造技術發(fā)展的關鍵。本文基于熔融沉積成型技術,立足微觀尺度、細觀尺度以及宏觀尺度,研究各尺度下影響零件力學性能的關鍵因素。建立工藝參數(shù)與微觀組織、細觀結構、力學性能之間的函數(shù)關系,探究FDM零件的力學本構模型,預測各工藝參數(shù)下零件的力學性能。建立正交實驗方案,獲得最優(yōu)參數(shù)組合,提升零件的力學性能。具體研究內(nèi)容如下:(1)微觀尺度下溫度與零件力學性能的關系研究。不同的噴頭溫度造成材料微觀組織的不同,進而使其宏觀尺度的力學屬性也不相同。通過研究溫度對材料微觀組織的影響,建立溫度-微觀組織-力學性能的映射關系,分析溫度對材料力學性能的影響規(guī)律;建立單因素實驗方案,獲得較優(yōu)的噴頭溫度,提升FDM零件的力學性能。(2)細觀尺度下填充密度與力學性能的關系研究。FDM零件具有復雜的細觀結構,不同的結構具有不同的力學性能。通過建立填充密度-細觀結構-力學響應的映射模型,研究填充密度對力學性能的影響;基于均勻化理論,研究材料在各方向上的力學平均響應,進一步建立等效單元的力學性能預測模型;建立三組單因素實驗方案,驗證力學模型的正確性,獲得各填充密度下等效單元的力學性能。(3)宏觀尺度下多層FDM零件的力學性能的預測研究。針對FDM零件的力學性能在其厚度方向上具有呈層性的特征,基于細觀結構-力學響應模型與經(jīng)典層合理論,研究單層等效單元的應力-應變關系。分析層間拉伸、彎曲耦合作用對力學性能的影響,建立多層FDM零件等效單元力學性能的預測模型:獲得多層FDM零件等效單元的剛度矩陣,研究彈性模量與剛度矩陣的關系,表征等效單元的力學性能;建立三因素混合水平實驗方案,分析各因素水平對力學性能的影響,驗證理論模型的正確性與適用性。(4)工藝參數(shù)組合與零件力學性能的關系研究。完成極差分析,獲得顯著影響力學性能的填充密度、填充角度等關鍵工藝參數(shù)�；诶碚擃A測模型,獲得各角度、各密度等效單元的彈性模量,分析填充角度、填充密度對力學性能的影響規(guī)律。選取較優(yōu)工藝參數(shù)組合,滿足FDM零件的功能要求。
【圖文】：

鍵影響因素的控制方法領域仍處于初級階段，尤其在 FDM印設備廠商不具有獨立知識產(chǎn)權的優(yōu)化控制方法，亦或所開理想。導致我國 FDM 設備制備的零件成型質(zhì)量不佳，力應用長期處于文娛領域中，難以應用于工業(yè)生產(chǎn)。嚴重阻。程院增材制造領域院士盧秉恒教授提出 3D 打印要完成從控，為 3D 打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向，同時也指出了 3D 打足 FDM 工藝優(yōu)化，提升 FDM 制件力學性能。解決面向 F問題，建立工藝參數(shù)與力學性能的映射關系，通過理論與實善工藝優(yōu)化方案。技術原理-3D

圖 1-2 FDM 工藝原理Fig.1-2 FDM process principle，通常有聚乳酸（PLA）與丙烯腈-丁二烯(PE)與尼龍，PLA 材料因為其良好的廣泛應用。主要由噴頭、熱床等部分組成，噴頭螺旋桿等設計機構，噴嘴與加熱模塊瞬間加熱至粘流狀態(tài)，而后在進入的按照設定的程序有序移動，完成材料的璃態(tài)到粘流態(tài)再回歸至玻璃態(tài)的過程，現(xiàn)出同一外形尺寸的零件因其內(nèi)部材從玻璃態(tài)絲狀的幾何形態(tài)轉變至具有變化都由 FDM 工藝前處理的重要參數(shù)加熱的溫度，不同的材料所適用的溫
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH16

【參考文獻】

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本文編號：2612377