3D混凝土打印成形质量分析与路径优化研究

发布时间：2021-05-11 18:43

　　3D混凝土（水泥砂浆）打印技术因其无模板化施工、高效自动化、可实现复杂几何形状等特点已经成为建造行业研究应用的前沿与热点。然而,目前的3D混凝土打印技术始终存在一定程度的打印构件质量问题,包括成形质量问题、力学（强度及耐久性能等）质量问题等。其中,成形质量问题主要表现在两个方面:一是打印构件的形状、尺寸等方面的几何误差,即几何质量问题;二是打印构件表面的粗糙度欠佳,即表面质量问题。这种成形质量问题一定程度上制约了3D混凝土打印技术的实际应用与发展。为此,本文针对在应用实践中对3D混凝土打印构件优良成形质量的需求开展研究,主要研究成果如下:（1）初步建立了3D混凝土打印构件成形质量的影响因素作用机制及评价方法定性分析了材料性能、工艺参数、规划路径等三类决定性因素和硬件性能、构件设计参数等两类约束性因素对打印构件成形质量的耦合作用,初步建立成形质量影响因素作用机制;基于GD&T体系设计影响因素试验对平面和角的成形质量影响因素作用机制进行定量研究,揭示成形质量影响因素作用机制的四个特性;最后,基于构件关键几何元素构建了打印过程成形能力对成形质量进行预测,并建立了打印构件成形质量评价模... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 建筑3D打印技术概述
    1.3 3D混凝土打印技术研究与应用现状
    1.4 论文研究目的、内容与结构安排
2 3D混凝土打印构件成形质量的影响因素研究
    2.1 成形质量影响因素概述
    2.2 成形质量影响因素试验设计与实施
    2.3 成形质量影响因素试验结果分析
    2.4 成形质量的预测与评价
    2.5 本章小结
3 体积成形3D混凝土打印路径优化研究
    3.1 基于体素组合的体积成形理论
    3.2 体积成形可变层厚曲面切片优化算法
    3.3 体积成形可变宽度路径规划优化算法
    3.4 本章小结
4 体积成形3D混凝土打印多维联动系统与优化工艺研发
    4.1 体积成形硬件装备设计
    4.2 体积成形控制系统及软件设计
    4.3 多参数协同控制机制的工艺试验拟合
    4.4 关键工艺细节优化处理
    4.5 体积成形打印成形质量优化案例验证
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 管理启示和结论
    5.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间研究成果
附录2 攻读博士学位期间参与科研项目
附录3


【参考文献】：
期刊论文
[1]三维Delaunay三角剖分快速点定位算法[J]. 陈明晶,方源敏,孔璧.  测绘科学. 2018(06)
[2]基于体素构造和遗传算法的三维模型检索[J]. 白柳,宋超超.  图学学报. 2016(06)
[3]3DP分层切片中基于点云射线投影的NURBS曲面切片算法[J]. 李娜,程继红,杨继全.  机械科学与技术. 2015(02)
[4]先进近净成形技术在军工领域的推广研究[J]. 王毅,王瑞新,邹林,郭俊亮.  新技术新工艺. 2013(12)
[5]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘.  机械制造与自动化. 2013(04)
[6]基于网格曲面上空间填充曲线刀具路径生成算法研究[J]. 淡卜绸,张锋涛,雷改丽.  机械设计与制造. 2011(07)
[7]一种改进的Voronoi图增量构造算法[J]. 孟雷,张俊伟,王筱婷,杨承磊.  中国图象图形学报. 2010(06)
[8]基于平面多边形Voronoi图的算法与快速成形应用[J]. 钱波,张李超,黄树槐.  华中科技大学学报(自然科学版). 2008(01)
[9]金属体积成形过程的自适应无网格方法[J]. 干年妃,李光耀,钟志华,韩利芬.  中国机械工程. 2006(24)
[10]一种改进的快速Delaunay三角剖分算法[J]. 何俊,戴浩,谢永强,刘宝生.  系统仿真学报. 2006(11)

博士论文
[1]面向增减材料制造的几何研究与应用[D]. 赵海森.山东大学 2018
[2]几何特征的稀疏与低秩表达及在三维打印中的应用[D]. 王伟明.大连理工大学 2016

硕士论文
[1]混合型分区加权Voronoi图的生成算法研究[D]. 沙俊淞.中国人民公安大学 2018
[2]关于分区加权Voronoi图的生成算法研究[D]. 李璟莹.中国人民公安大学 2017
[3]重型机床惯量匹配研究与电机选型软件开发[D]. 杨森.华中科技大学 2015
[4]基于双定子电机的机械惯量模拟技术的研究[D]. 高云帆.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于快速成型的三维模型数据处理技术研究[D]. 张培.河南科技大学 2013



本文编号：3181912