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一种考虑制造过程的3D打印复合材料强度预测方法技术

技术编号:40466677 阅读:23 留言:0更新日期:2024-02-22 23:20
本发明专利技术公开了一种考虑制造过程的3D打印复合材料强度预测方法,包括:S1、建立3D打印过程层间树脂胞体和复合材料胞体的三维热场模型;S2、建立层间树脂胞体紧密接触模型、建立层间树脂胞体分子扩散模型及建立复合材料胞体浸渍模型、S3、建立层间树脂胞体模型在打印过程中树脂粘合性能表征模型,S4、建立复合材料胞体模型在打印过程中纤维束内缺陷表征模型;S5、建立3D打印连续纤维增强复合材料横向拉伸有限元模型,得到3D打印连续纤维增强复合材料的横向拉伸强度。根据本发明专利技术,实现了通过制造参数直接对复合材料试样拉伸强度直接预测的方法,避免了通过大量繁琐试验测定3D打印连续纤维增强复合材料力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料制造的,特别涉及一种考虑制造过程的3d打印复合材料强度预测方法。


技术介绍

1、由于3d打印的高制造灵活性和率,以3d打印为代表的增材制造技术正在被广泛用于设计与制造各类几何形状复杂的多功能结构。为了提高打印结构的力学性能,满足工程应用需要,3d打印正在从采用单一材料发展到多材料融合使用,例如多种聚合物、陶瓷/金属和短纤维增强复合材料。连续纤维增强热塑性复合材料(cfrtp),作为一类重要的工程多相材料,具有优异的比刚度、比强度、耐腐蚀性和耐久性,在航空航天、汽车和建筑行业有着广泛的应用。同时,cfrtp的各向异性特性可以丰富结构设计及优化方案,从而提高复合材料结构的力学性能。虽然使用3d打印方法制造的cfrtp零部件在实际工程中应用前景广阔,但是3d打印过程中涉及的复杂物理变化和化学反应,导致结构在打印过程中易产生制造缺陷,当前难以获得满足工程应用的高质量cfrtp结构件。cfrtp增材制造过程中,由于预浸渍丝材只能在沉积位置附近获得短暂加热,高粘度的热塑性树脂在打印过程中的熔融时间非常短,进而导致纤维束内的树脂浸渍不充分,最终使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种考虑制造过程的3D打印复合材料强度预测方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种考虑制造过程的3D打印复合材料强度预测方法,其特征在于,步骤S1中三维热场模型中传热方程如式1所示:

3.如权利要求2所述的一种考虑制造过程的3D打印复合材料强度预测方法,其特征在于,步骤S2中层间树脂胞体的层间紧密接触模型中胞体高度演化方程如式2所示:

4.如权利要求3所述的一种考虑制造过程的3D打印复合材料强度预测方法,其特征在于,步骤S3中层间树脂胞体的分子扩散模型中分子扩散演化方程式如式4所示:

5.如权利要求4所述的一种考虑制...

【技术特征摘要】

1.一种考虑制造过程的3d打印复合材料强度预测方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种考虑制造过程的3d打印复合材料强度预测方法,其特征在于,步骤s1中三维热场模型中传热方程如式1所示:

3.如权利要求2所述的一种考虑制造过程的3d打印复合材料强度预测方法,其特征在于,步骤s2中层间树脂胞体的层间紧密接触模型中胞体高度演化方程如式2所示:

4.如权利要求3所述的一种考虑制造过程的3d打印复合材料强度预测方法,其特征在于,步骤s3中层间树脂胞体的分子扩散模型中分子扩散演化方程式如式4所示:

5.如权利要求4所述的一种考虑制造过程的3d打印复合材料强度预测方法,其特征在于,步骤s4中复合材料胞体的浸渍模型中纤维束内树脂的流动方程如式5所示:

6.如权利要求1所述的一种考虑制造过程的3d打印复合材料强度预测方法,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:李岩张峻铭杨伟东陈永霖
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:

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