文档名：3D打印连续纤维增强树脂T型梁的弯曲性能
摘要：基于熔融沉积技术的连续纤维增强树脂3D打印工艺为梁结构的制造提供了一种新的途径,该工艺具有快速近净成型、可设计性强等优势,能够实现梁结构的轻量化、功能化设计和制造.本工作对筋高0mm与5mm的T型梁打印件在不同打印参数下的弯曲性能进行测试实验,研究了打印厚度分别为0.7mm、0.8mm、0.9mm时与打印丝束间距分别为0.6mm、0.7mm、0.8mm时T型梁对应的弯曲强度与模量.由于3D打印连续纤维增强树脂材料存在着复杂的破坏模式,本研究运用声发射技术对T型梁的弯曲破坏过程进行测试分析,采用主成分分析法与K-means++聚类算法对采集的过程信号进行损伤分类.结果表明,当打印层厚为0.7～0.9mm时,随着打印层厚的增加,T型梁的弯曲强度与模量均降低.当打印丝束间距为0.6～0.8mm时,随着打印丝束间距的增加,T型梁的弯曲强度与模量降低.在T型梁从弯曲载荷加载初始到破坏失效阶段,对应特征信号可以聚类为五类,分别对应五种破坏模式,即基体开裂、层间剥离、纤维与基体脱粘、纤维开裂及纤维断裂,分类结果能够很好地解释弯曲破坏过程.
Abstract：Thecontinuousfiberreinforcedresin3Dprintingbasedonfuseddepositiontechnologyoffersanewrapidprototypingmethodforthefabricationofbeamstructures.Itisalsohighlydesignableandenablestheformingoflightweightandmultifunctionalbeamstructures.Inthiswork,theflexuralperformanceofT-beamswith0mmand5mmribheightsatdifferentprintingparametersweretested.TheflexuralstrengthsandmodulusofT-beamswereinvestigatedforprintthicknessesof0.7mm,0.8mmand0.9mmandprintspacingof0.6mm,0.7mmand0.8mm.Atthesametime,theacousticemissiontechnologywasusedtotestandanalyzetheflexuralfailureprocessoftheT-beam.Theresearchutilizedprinci-palcomponentanalysismethodandK-means++clusteringalgorithmtoclassifythecollectedsignaldamage.Theresultsindicatethatwithinthethicknessof0.7—0.9mm,theflexuralstrengthandmodulusoftheT-beamdecreasewiththeincreaseofthethicknessoftheprintinglayer.Withinthe0.6—0.8mmspacingbetweentheprintingfilaments,withtheincreaseinthespacingbetweentheprintingfilaments,theflexuralstrengthandmodulusoftheT-beamalsodecreasecorrespondingly.FromtheinitialloadingoftheT-beamtothefailurestageoffailure,thecorre-spondingcharacteristicsignalscanbeclusteredintofivecategories.Correspondingtofivefailuremodes,namelymatrixcracking,interlayerdebonding,fiberandresindebonding,fibercrackingandfiberfracture,theclassificationresultscanexplainthefailureprocesswell.
作者：吴思远 单忠德 陈恳 刘丰 刘晓军 严春晖 Author：WUSiyuan SHANZhongde CHENKen LIUFeng LIUXiaojun YANChunhui
作者单位：中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京100048;清华大学机械工程系,北京100084中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京100048;南京航空航天大学机电学院,南京210016清华大学机械工程系,北京100084中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京100048
刊名：材料导报 ISTICEIPKU
Journal：MaterialsReports
年，卷(期)：2024, 38(7)
分类号：TH162
关键词：3D打印 T型梁 弯曲性能 声发射 主成分分析 K-means++
Keywords：3Dprinting T-beam flexuralperformance acousticemission principalcomponentanalysis K-means++
机标分类号：TP391.41TU375.1TB332
在线出版日期：2024年5月15日
基金项目：3D打印连续纤维增强树脂T型梁的弯曲性能[
期刊论文] 材料导报--2024, 38(7)吴思远 单忠德 陈恳 刘丰 刘晓军 严春晖基于熔融沉积技术的连续纤维增强树脂3D打印工艺为梁结构的制造提供了一种新的途径,该工艺具有快速近净成型、可设计性强等优势,能够实现梁结构的轻量化、功能化设计和制造.本工作对筋高0mm与5mm的T型梁打印件在不同打印...参考文献和引证文献
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