模拟砂箱3D打印技术研究

发布时间：2021-11-26 02:20

　　近年来,3D打印技术迅猛发展,已经在各个领域得到广泛应用。相似模拟作为一种重要的科研方法,在岩土工程、采矿工程、石油钻采地层模拟中起着关键作用,传统的相似模拟砂型的制备方法已经无法满足科研需求,将3D打印技术与模拟砂型制作相结合成为一种新的研究方向。本文研究了一种适用于相似砂型打印的3D打印系统,利用该系统能够获得实验研究的相似模拟砂型,为砂型试样的相似模拟研究奠定理论和提供实践基础。本文完成了模拟砂箱3D打印装置的设计和研究工作,其中包括打印装置硬件、软件系统的设计与分析,整机机械结构模型的建立与分析,以及最终试验样机的搭建和相关实验。首先,本文设计了模拟砂箱3D打印机的总体方案,包括打印机的工作原理、硬件系统和控制系统的设计,并对无线通讯解码和基于编码器的闭环控制策略进行了详细的设计分析。同时,在对打印装置的各模块机械结构进行原理分析、元件选型和机构设计后,运用Solid Works三维设计软件建立模型。在此基础上,运用有限元分析软件、机械动力学与运动学软件对所设计的虚拟样机进行仿真,包括静力学仿真、轨迹规划和振动分析。本文还设计了正交试验,对打印材料的凝结时间进行实验研究,得到不... 

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

D打印生物学临床应用：(a)

第1章绪论-2-(a)(b)图1.13D打印生物学临床应用：(a)3D打印气管支架；(b)3D打印假肢Fig.1.13Dprintingclinicalapplicationofbiology:(a)3Dprintingtrachealstent;(b)3Dprintingprosthesis1.2.23D打印原理及工艺与传统的机械加工技术相比，3D打印技术基于离散性和堆积性原理，经过原材料的逐层堆叠来实现三维实体制造。打印装置使用计算机将需要进行打印部件的3D模型分割为具有厚度的一系列“切片”，并且3D打印装置由下至上打印每个“切片”，最后，通过逐渐叠加输出三维实体部件[7]。该制造技术消除了对传统加工工具或模具的依赖，使得能够制造传统工艺很难加工的复杂结构零件，极大程度简化了生产工艺并缩短了制造周期。从广义上说，完整的3D过程打印包括以下五个步骤[8]，如图1.2所示。图1.23D打印流程Fig.1.23Dprintingclinicalapplicationofbiology（1）3D模型生成。一般使用三维设计软件进行三维模型建立，常用的软件有Creo、UG、SolidWorks等。还可以使用诸如激光扫描仪，结构光扫描仪等的三维扫描装置来获取并生成3D模型；

第1章绪论-2-(a)(b)图1.13D打印生物学临床应用：(a)3D打印气管支架；(b)3D打印假肢Fig.1.13Dprintingclinicalapplicationofbiology:(a)3Dprintingtrachealstent;(b)3Dprintingprosthesis1.2.23D打印原理及工艺与传统的机械加工技术相比，3D打印技术基于离散性和堆积性原理，经过原材料的逐层堆叠来实现三维实体制造。打印装置使用计算机将需要进行打印部件的3D模型分割为具有厚度的一系列“切片”，并且3D打印装置由下至上打印每个“切片”，最后，通过逐渐叠加输出三维实体部件[7]。该制造技术消除了对传统加工工具或模具的依赖，使得能够制造传统工艺很难加工的复杂结构零件，极大程度简化了生产工艺并缩短了制造周期。从广义上说，完整的3D过程打印包括以下五个步骤[8]，如图1.2所示。图1.23D打印流程Fig.1.23Dprintingclinicalapplicationofbiology（1）3D模型生成。一般使用三维设计软件进行三维模型建立，常用的软件有Creo、UG、SolidWorks等。还可以使用诸如激光扫描仪，结构光扫描仪等的三维扫描装置来获取并生成3D模型；

【参考文献】：
期刊论文
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[3]同步带传动特点与同步轮设计制造的控制[J]. 郑红.  内燃机与配件. 2018(09)
[4]一种悬臂式3D打印机器人的路径规划研究[J]. 韩兴国,李天明,崔立秀,陈海军,殷国富.  组合机床与自动化加工技术. 2018(03)
[5]FDM彩色3D打印机挤出装置结构设计[J]. 黄子帆,郑喜贵,李俊美,李欧阳,马跃龙.  现代制造工程. 2018(01)
[6]3D打印技术研究现状和关键技术[J]. 张学军,唐思熠,肇恒跃,郭绍庆,李能,孙兵兵,陈冰清.  材料工程. 2016(02)
[7]基于MATLAB/Simulink的二相混合式步进电机的建模与仿真[J]. 崔徐佳,高守玮,余盈宽.  工业控制计算机. 2015(06)
[8]3D打印中的几何计算研究进展[J]. 刘利刚,徐文鹏,王伟明,杨周旺,刘秀平.  计算机学报. 2015(06)
[9]基于Simulink仿真的步进电机细分控制分析[J]. 郑国平.  计算机与数字工程. 2014(08)
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博士论文
[1]机电一体化产品虚拟样机协同建模与仿真技术研究[D]. 宁芊.四川大学 2006

硕士论文
[1]直流发电机自动测试系统设计与实现[D]. 宁一.东北大学 2012
[2]直线滚动导轨动力学特性解析及有限元建模[D]. 鲁明.东北大学 2011
[3]基于DELTA机构三自由度并联数控实验台基础技术研究[D]. 薛永红.河北工业大学 2011
[4]步进电机的精确控制方法研究[D]. 刘宝志.山东大学 2010
[5]人体下肢外骨骼工作机理研究[D]. 赵彦峻.南京理工大学 2006



本文编号：3519230