3D打印轻量化纤维复材与蜂窝结构一体化研究

发布时间：2024-04-07 00:28

　　3D打印技术由于低成本、高效率和环保等优点,目前一些厂商已经应用在汽车零部件开发中。但是材料性能较差价格较高成为了3D打印的进一步发展和应用的瓶颈。为此本文面向FDM开发了PLA/KBF和PLA-PCL/KBF两种环保型复合材料,并对两种复合材料进行了评价,而后基于FDM应用制备的长丝研究了圆形、六边形、内凹六边形蜂窝的面内压缩行为,并对负泊松比蜂窝的胞元结构变化进行了模拟预测。论文的主要内容如下:(1)试验探究了PLA/KBF复合丝材的纤维分布、含量、长度以及纤维种类对该复合材料的影响。研究发现3D打印与热压模塑PLA/KBF样品的力学性能接近。同时试验结果表明,3D打印复合样条的机械性能与纤维长度、含量不呈正相关性。其中,纤维平均长度300微米,含量10%-20%的复合丝材打印样品力学性能表现较好。通过与PLA/CF 3D打印样品相比,PLA/KBF具有与PLA/CF相当的拉伸性能和弯曲性能,可以作为PLA/CF的经济替代品。(2)进一步地,通过对PLA/KBF复合材料添加PCL进行增韧,开发制备了PLA-PCL/KBF复合打印线材。DSC发现加入PCL后PLA的结晶度(X

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 3D打印技术及应用概述
        1.2.1 3D打印技术简介
        1.2.2 3D打印在汽车上的应用
    1.3 基于3D打印技术的纤维增强树脂基复合材料研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 蜂窝结构的面内压缩行为
        1.4.1 蜂窝结构在汽车上的应用
        1.4.2 国内外研究现状
    1.5 本文的主要研究内容及目的
        1.5.1 主要研究内容
        1.5.2 本文研究的主要目的
2 3D打印线材玄武岩增强聚乳酸复合材料开发
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与实验设备
        2.2.2 短切玄武岩纤维表面处理
        2.2.3 3D打印改性玄武岩增强聚乳酸复合材料的制备
        2.2.4 性能表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 纤维改性表面处理与复合材料线材的微观表征分析
        2.3.2 3D打技术印与热压模塑成型工艺对复合材料性能的影响
        2.3.3 纤维种类对3D打复合材料的影响
        2.3.4 纤维长度对3D打复合材料的影响
    2.4 本章小结
3 3D打印线材玄武岩纤维增强聚乳酸/聚己内酯复合材料开发
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料与设备
        3.2.2 连续玄武岩纤维的表面处理
        3.2.3 3D打印玄武岩纤维增强聚乳酸/聚己内酯复合材料的制备
        3.2.4 性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 热性能分析
        3.3.2 动态力学性能分析
        3.3.3 流变性能分析
        3.3.4 力学性能分析
    3.4 本章小结
4 3D打印蜂窝面内压缩行为研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 蜂窝模型构建及制备
        4.2.2 圆形蜂窝的面内压缩测试
        4.2.3 结果与讨论
        4.2.4 六边形和内凹六边行蜂窝的面内压缩测试及结果与讨论
    4.3 基于ABAQUS的内凹六边形蜂窝面内压缩的有限元分析
        4.3.1 内凹六边形的有限元模型及数值模拟结果分析
        4.3.2 内凹六边型蜂窝芯胞元结构变化设计
        4.3.3 不同壁厚和角度内凹六边型蜂窝芯的数值模拟结果预测
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3947396