【摘要】：得益于制造業(yè)的長足發(fā)展和材料科學的進步,3D打印技術日趨成熟,越來越多的領域開始深入應用該項技術。非全填充打印形式廣泛存在于零部件制造中,本文參考點陣結(jié)構(gòu)的研究成果,采用理論推導和數(shù)值分析相結(jié)合的方法,對3D打印梁進行了如下工作:(1)針對商用3D打印切片軟件普遍采用的斜45度正四邊形網(wǎng)格填充形式,將填充部分作為芯體單獨研究,提出X模型,并對X模型單胞進行了分析,推導了后續(xù)工作所需的等效彈性模量和泊松比,同時采用能量法進行了驗證。采用大型通用有限元軟件ABAQUS進行了壓縮仿真驗證。(2)3D打印梁在面內(nèi)壓縮載荷下的屈曲進行了分析,根據(jù)能量法,推導了臨界載荷表達式。并應用ABAQUS進行了數(shù)值驗證。討論了不同填充率改變形式和材料屬性對屈曲臨界載荷的影響。(3)基于哈密頓原理,對3D打印梁自由振動問題進行了理論推導,得到了簡支邊界條件下的理論解�；诘刃Ь鶆蛄豪碚�,得到簡支條件下自由振動解。應用前邊所建立的數(shù)值模型進行有限元計算,得到數(shù)值計算結(jié)果并與兩種理論解做了比對,哈密頓原理等效理論誤差更小,接近數(shù)值計算結(jié)果。討論了芯體高度、側(cè)壁厚度和材料參數(shù)對自由振動固有頻率的影響。
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O327;TP391.73
【圖文】：

第一章 緒論1.1 研究背景及意義3D 打印即增材制造，顧名思義，與減材制造如傳統(tǒng)切削加工等相反，是根據(jù)三維模型，通常將材料逐層累積成為實體的過程。其可以制作非常復雜的幾何構(gòu)型部件，極少的后處理要求，能夠使用多種材料，如塑料和金屬等。3D 打印是一種可以實現(xiàn)高設計自由度的制造方法，讓設計師和工程師以較低成本小批量實現(xiàn)他們所需要的創(chuàng)新產(chǎn)品，稱為近年來熱門的一種制造方式[1]�；炯夹g起源于上世紀 80 年代，后由于技術的發(fā)展瓶頸逐漸被人們冷落。進入 21 世紀以來，得益于制造業(yè)的長足發(fā)展和材料學的進步，3D 打印逐漸成為人們所認可，特別是近年來得到很大的發(fā)展。目前多個領域已經(jīng)深入應用 3D 打印技術。醫(yī)療領域：人工關節(jié)、種植牙齒、骨科耗材的個性化定制等。航空航天等工業(yè)領域：特殊功能零部件的直接制造和一些部件的及時維修等[2](如圖 1-1)。

第一章 緒論面的應用：直接把復雜結(jié)構(gòu)的設計使用特殊的材料打印出來表達其藝術性(如圖1-2)。比如采用 3D 打印的小提琴的質(zhì)量已接近手工制作的水平[3]。工業(yè)制造領域：直接用于產(chǎn)品概念設計制作、新產(chǎn)品功能驗證，模具原型制造。3D 打印的消費級無人機，前沿設計理念的智能型汽車等已經(jīng)不斷出現(xiàn)在各種展覽中。企業(yè)的宣傳、營銷活動中使用 3D 打印的模型已經(jīng)非常常見。建筑工程方面：3D 打印建筑已經(jīng)走向應用階段，已經(jīng)能夠打印房屋、橋梁等。教育領域：例如教學模具直接打印來驗證已有的科學問題。一些中小學、普通高等學校等，在日常教學和科學研究當中已廣泛使用 3D 打印技術輔助開展工作[2]。

圖 1-3 文獻[6]的打印方向3D 打印機設備的研究也有助于提高打印試樣的力學性能。李彥生[13]分別從理論和實踐上研究了快速成型中試件的打印方向，充分論證了沿纖維方向打印成型可以減小收縮變形，這個結(jié)論對于成型質(zhì)量具有實用價值。黃雪梅等提出了一種新的分區(qū)掃描路徑算法，能夠減少區(qū)域判斷次數(shù)，從而提高了運行效率；通過優(yōu)先填充臨近區(qū)域，優(yōu)化了掃描區(qū)域之間路徑的銜接，減少空走行程距離，提高了分層成型的效率[14]。L. C. Magalhaes N. Volpato M. A. Luersen 等評估了熔融沉積成型(FDM)方法中沉積策略對力學性能的影響，并更好地理解部件的剛度行為。建立了每層中具有不同打印角度的樣品。在拉伸和彎曲試驗中確定試樣的最終剛度和強度，并使用經(jīng)典的層壓理論預測剛度。使用夾層沉積方法制造的樣品在兩個主要方向上的剛度高于或等于使用默認 FDM 配置生產(chǎn)的樣品的剛度。但其結(jié)果表明所用的分析模型沒有準確預測實驗測試中的行為[15]。V. Vijayaraghavan 等提出了一種改進的多基因遺傳編程方法(Im-MGGP)，以

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本文編號：2781895