【摘要】：得益于制造業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展和材料科學(xué)的進(jìn)步,3D打印技術(shù)日趨成熟,越來(lái)越多的領(lǐng)域開(kāi)始深入應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。非全填充打印形式廣泛存在于零部件制造中,本文參考點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的研究成果,采用理論推導(dǎo)和數(shù)值分析相結(jié)合的方法,對(duì)3D打印梁進(jìn)行了如下工作:(1)針對(duì)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(dú)研究,提出X模型,并對(duì)X模型單胞進(jìn)行了分析,推導(dǎo)了后續(xù)工作所需的等效彈性模量和泊松比,同時(shí)采用能量法進(jìn)行了驗(yàn)證。采用大型通用有限元軟件ABAQUS進(jìn)行了壓縮仿真驗(yàn)證。(2)3D打印梁在面內(nèi)壓縮載荷下的屈曲進(jìn)行了分析,根據(jù)能量法,推導(dǎo)了臨界載荷表達(dá)式。并應(yīng)用ABAQUS進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證。討論了不同填充率改變形式和材料屬性對(duì)屈曲臨界載荷的影響。(3)基于哈密頓原理,對(duì)3D打印梁自由振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了理論推導(dǎo),得到了簡(jiǎn)支邊界條件下的理論解。基于等效均勻梁理論,得到簡(jiǎn)支條件下自由振動(dòng)解。應(yīng)用前邊所建立的數(shù)值模型進(jìn)行有限元計(jì)算,得到數(shù)值計(jì)算結(jié)果并與兩種理論解做了比對(duì),哈密頓原理等效理論誤差更小,接近數(shù)值計(jì)算結(jié)果。討論了芯體高度、側(cè)壁厚度和材料參數(shù)對(duì)自由振動(dòng)固有頻率的影響。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：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(shí)體的過(guò)程。其可以制作非常復(fù)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(shí)現(xiàn)高設(shè)計(jì)自由度的制造方法，讓設(shè)計(jì)師和工程師以較低成本小批量實(shí)現(xiàn)他們所需要的創(chuàng)新產(chǎn)品，稱(chēng)為近年來(lái)熱門(mén)的一種制造方式[1]�；炯夹g(shù)起源于上世紀(jì) 80 年代，后由于技術(shù)的發(fā)展瓶頸逐漸被人們冷落。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，得益于制造業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展和材料學(xué)的進(jìn)步，3D 打印逐漸成為人們所認(rèn)可，特別是近年來(lái)得到很大的發(fā)展。目前多個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)深入應(yīng)用 3D 打印技術(shù)。醫(yī)療領(lǐng)域：人工關(guān)節(jié)、種植牙齒、骨科耗材的個(gè)性化定制等。航空航天等工業(yè)領(lǐng)域：特殊功能零部件的直接制造和一些部件的及時(shí)維修等[2](如圖 1-1)。

第一章 緒論面的應(yīng)用：直接把復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用特殊的材料打印出來(lái)表達(dá)其藝術(shù)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(lǐng)域：直接用于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)制作、新產(chǎn)品功能驗(yàn)證，模具原型制造。3D 打印的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)，前沿設(shè)計(jì)理念的智能型汽車(chē)等已經(jīng)不斷出現(xiàn)在各種展覽中。企業(yè)的宣傳、營(yíng)銷(xiāo)活動(dòng)中使用 3D 打印的模型已經(jīng)非常常見(jiàn)。建筑工程方面：3D 打印建筑已經(jīng)走向應(yīng)用階段，已經(jīng)能夠打印房屋、橋梁等。教育領(lǐng)域：例如教學(xué)模具直接打印來(lái)驗(yàn)證已有的科學(xué)問(wèn)題。一些中小學(xué)、普通高等學(xué)校等，在日常教學(xué)和科學(xué)研究當(dāng)中已廣泛使用 3D 打印技術(shù)輔助開(kāi)展工作[2]。

圖 1-3 文獻(xiàn)[6]的打印方向3D 打印機(jī)設(shè)備的研究也有助于提高打印試樣的力學(xué)性能。李彥生[13]分別從理論和實(shí)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(gè)結(jié)論對(duì)于成型質(zhì)量具有實(shí)用價(jià)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(yùn)行效率；通過(guò)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(píng)估了熔融沉積成型(FDM)方法中沉積策略對(duì)力學(xué)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(yàn)中確定試樣的最終剛度和強(qiáng)度，并使用經(jīng)典的層壓理論預(yù)測(cè)剛度。使用夾層沉積方法制造的樣品在兩個(gè)主要方向上的剛度高于或等于使用默認(rèn) 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(méi)有準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中的行為[15]。V. Vijayaraghavan 等提出了一種改進(jìn)的多基因遺傳編程方法(Im-MGGP)，以

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 邵初寅,張海東;非均勻弦自由振動(dòng)的求解[J];常熟高專(zhuān)學(xué)報(bào);2004年04期

2 饒文濤;導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)自由振動(dòng)建模[J];中南民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年S1期

3 譚文憲;高發(fā);;扁殼非線性自由振動(dòng)[J];華南工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1987年03期

4 聞立洲;;離散加筋圓柱殼體的自由振動(dòng)[J];武漢鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1987年02期

5 鄧永琨;;用布勃諾夫—伽遼金方法和攝動(dòng)法分析矩形薄板的非線性自由振動(dòng)[J];西安公路學(xué)院學(xué)報(bào);1987年03期

6 雷國(guó)璞;有限長(zhǎng)輸液圓柱殼的自由振動(dòng)頻率分析[J];華中理工大學(xué)學(xué)報(bào);1988年03期

7 侯宇,何福保;變厚度環(huán)形板自由振動(dòng)問(wèn)題的狀態(tài)空間法[J];計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)及其應(yīng)用;1988年01期

8 趙祖武,蔡宗熙;用有限條元法分析開(kāi)孔剪力墻自由振動(dòng)[J];計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)及其應(yīng)用;1988年03期

9 馬文華,鮑俊;各向異性任意四邊形板的自由振動(dòng)[J];上海力學(xué);1988年03期

10 侯宇;變厚度圓柱殼的軸對(duì)稱(chēng)自由振動(dòng)[J];上海力學(xué);1988年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳良森;;彈塑性梁的自由振動(dòng)[A];第21屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ冊(cè)[C];2012年

2 周欣竹;鄭建軍;侯典杰;熊軍;;變厚度圓(環(huán))板的非對(duì)稱(chēng)自由振動(dòng)[A];第七屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅰ卷）[C];1998年

3 劉慶潭;;含楔形變截面連續(xù)梁彎曲自由振動(dòng)計(jì)算的傳遞矩陣法[A];第七屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅰ卷）[C];1998年

4 胡雨村;趙秀麗;;用于薄殼自由振動(dòng)計(jì)算的廣義協(xié)調(diào)元[A];第三屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];1994年

5 劉金喜;馮文杰;姜稚清;;離散支承矩形板的自由振動(dòng)[A];第五屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第二卷）[C];1996年

6 胡啟平;王曉虹;高自湘;;彈性支承上變截面連續(xù)梁的自由振動(dòng)[A];第七屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅲ卷）[C];1998年

7 呂朝鋒;張鶴;陳偉球;;弱界面正交鋪設(shè)層合梁的自由振動(dòng)[A];第14屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第一冊(cè)）[C];2005年

8 仝真真;徐新生;周震寰;;辛方法在圓柱殼自由振動(dòng)中的應(yīng)用[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)2014暨第三屆錢(qián)令希計(jì)算力學(xué)獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)大會(huì)論文集[C];2014年

9 張良;史民;曾曉輝;;一端自由一端固支曲線梁的自由振動(dòng)[A];第21屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅱ冊(cè)[C];2012年

10 蔣寶坤;李映輝;;旋轉(zhuǎn)復(fù)合材料懸臂梁非線性自由振動(dòng)特性研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 代其義;薄壁殼體結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)及參激失穩(wěn)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

2 呂朝鋒;基于狀態(tài)空間架構(gòu)的微分求積法及其應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2006年

3 劉均;方形蜂窩夾層結(jié)構(gòu)振動(dòng)與沖擊響應(yīng)分析[D];華中科技大學(xué);2009年

4 劉明;功能梯度材料軟夾芯夾層板殼自由振動(dòng)解析分析方法研究[D];華中科技大學(xué);2015年

5 朱學(xué)軍;永磁行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究[D];燕山大學(xué);2012年

6 丁楠;微型機(jī)械構(gòu)件的若干非線性力學(xué)問(wèn)題研究[D];吉林大學(xué);2017年

7 劉承斌;壓電球殼的若干多場(chǎng)耦合問(wèn)題研究[D];浙江大學(xué);2016年

8 王云;圓板和環(huán)板的軸對(duì)稱(chēng)彎曲及圓柱殼片自由振動(dòng)的三維解析[D];浙江大學(xué);2014年

9 張也弛;非線性能量阱的力學(xué)特性與振動(dòng)抑制效果研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

10 袁曉明;磁場(chǎng)調(diào)制型磁齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究[D];燕山大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鄭志剛;空間薄膜結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)非線性效應(yīng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 李光耀;3D打印梁的屈曲和自由振動(dòng)特性探究[D];石家莊鐵道大學(xué);2019年

3 王文濤;材料溫度相關(guān)變厚度FGM圓板的自由振動(dòng)和穩(wěn)定性分析[D];蘭州理工大學(xué);2019年

4 王鵬程;矩形板自由振動(dòng)問(wèn)題的若干新解析解[D];大連理工大學(xué);2018年

5 邱永康;艦船一體化上層建筑開(kāi)口矩形板自由振動(dòng)特性研究[D];華中科技大學(xué);2017年

6 吳景慧;各向異性橢球體的自由振動(dòng)[D];寧波大學(xué);2018年

7 羅全;軸向繩移系統(tǒng)橫向自由振動(dòng)計(jì)算及邊界特性研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

8 劉念;基于有阻尼自由振動(dòng)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];浙江工商大學(xué);2017年

9 張紅星;船體自由振動(dòng)虛擬測(cè)試技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

10 胡統(tǒng)號(hào);功能梯度壓電板的面內(nèi)自由振動(dòng)研究[D];蘇州大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2781895