3D打印是區(qū)別于傳統(tǒng)加工制造的一種技術(shù),具有一次成型、材料利用率高、成本低、易于“打印”復(fù)雜結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。相似模擬實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)廣泛應(yīng)用于煤礦開(kāi)采、海洋油氣開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域,該方法具有直觀、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn),但是,也存在制造周期長(zhǎng)、效率低下、產(chǎn)生廢料多,對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模擬不足等缺點(diǎn)。因此,本文將兩種技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了模擬砂箱3D打印裝置的擠料系統(tǒng)及噴嘴結(jié)構(gòu),通過(guò)試驗(yàn)方法得到了3D打印材料的配比,并利用該裝置進(jìn)行相似模型的打印,試驗(yàn)研究對(duì)于完善相似模擬實(shí)驗(yàn)和擴(kuò)展3D打印領(lǐng)域具有重要的意義。本文首先對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了選型、設(shè)計(jì)及有限元分析,驗(yàn)證了噴嘴結(jié)構(gòu)的合理性。其次利用響應(yīng)面法對(duì)噴嘴的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),得到了結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)解。然后以砂子為骨料,以粘土為膠結(jié)劑作為3D打印材料,利用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,得到了模擬砂箱3D打印材料的最佳配比,研究了該配比的流動(dòng)性能;在此基礎(chǔ)上,利用響應(yīng)面法探究不同外加劑(石膏、石膏緩凝劑、高效減水劑)對(duì)3D打印材料粘度的影響,得到了不同條件下的最佳配比。最后,根據(jù)最佳配比,通過(guò)打印實(shí)驗(yàn),探究成型后試樣的物理力學(xué)性能,并分析不同材料及其配比對(duì)其物...

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 3D打印技術(shù)概述
        1.1.1 3D打印技術(shù)簡(jiǎn)介
        1.1.2 3D打印技術(shù)原理及工藝
        1.1.3 3D打印技術(shù)特點(diǎn)
    1.2 相似材料模擬實(shí)驗(yàn)概述
        1.2.1 相似模擬的基本概念及作用
        1.2.2 相似模擬發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 相似模擬技術(shù)存在的問(wèn)題
    1.3 3D打印技術(shù)與相似模擬技術(shù)的結(jié)合
        1.3.1 3D打印技術(shù)在相似模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用及前景
        1.3.2 3D打印在相似模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用難點(diǎn)
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 模擬砂箱3D打印噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 模擬砂箱3D打印裝置簡(jiǎn)介
        2.1.1 主體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
        2.1.2 擠料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
    2.2 噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析及選型
        2.2.1 噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.2 噴嘴有限元分析
        2.2.3 噴嘴選型
    2.3 噴嘴結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        2.3.1 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.3.2 基于響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        2.3.3 參數(shù)優(yōu)化
    2.4 本章小結(jié)
第3章 模擬砂箱3D打印材料配比設(shè)計(jì)
    3.1 模擬砂箱3D打印材料概述
        3.1.1 骨料
        3.1.2 膠結(jié)劑—粘土
        3.1.3 外加劑
        3.1.4 水
        3.1.5 材料間的配比關(guān)系
    3.2 粗砂粘土配比設(shè)計(jì)
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)因素選取及Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.2.2 基于響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)分析
    3.3 細(xì)砂粘土配比設(shè)計(jì)
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)因素選取及Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.3.2 基于響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 模擬砂箱3D打印材料流動(dòng)性能試驗(yàn)研究
    4.1 3D打印材料流動(dòng)性能
        4.1.1 流變參數(shù)及流體類(lèi)型
        4.1.2 3D打印材料簡(jiǎn)介
    4.2 3D打印材料流動(dòng)性能的影響因素
        4.2.1 試驗(yàn)材料及配比
        4.2.2 試驗(yàn)儀器
        4.2.3 試驗(yàn)注意事項(xiàng)
    4.3 粗砂粘土3D打印材料流動(dòng)性能的研究
        4.3.1 配比的設(shè)計(jì)及確定
        4.3.2 試驗(yàn)步驟
        4.3.3 粗砂粘土A的3D打印材料粘度
        4.3.4 粗砂粘土B的3D打印材料粘度
    4.4 細(xì)砂粘土3D打印材料的粘度研究
        4.4.1 配比的設(shè)計(jì)及確定
        4.4.2 試驗(yàn)步驟
        4.4.3 細(xì)砂粘土C的3D打印材料粘度
        4.4.4 細(xì)砂粘土D的3D打印材料粘度
    4.5 3D打印材料最佳配比的粘度對(duì)比
    4.6 外加劑對(duì)3D打印材料粘度的影響
        4.6.1 外加劑的Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.6.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 模擬砂箱3D打印實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 打印試樣效果及分析
        5.1.1 打印步驟
        5.1.2 打印效果
    5.2 成型試樣物強(qiáng)度測(cè)試
        5.2.1 試驗(yàn)器材
        5.2.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備及試樣制備
        5.2.3 強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3980494