3D打印碳纤维复合材料力学性能计算与实验

作     者：栾丛丛 林志伟 姚鑫骅 傅建中 LUAN Congcong;LIN Zhiwei;YAOXinhua;FU Jianzhong

作者机构：浙江大学工程训练(金工)中心浙江杭州310058 浙江大学机械工程学院浙江省三维打印工艺与装备重点实验室浙江杭州310027 浙江大学机械工程学院实验教学中心浙江杭州310027 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 

出 版 物：《材料科学与工程学报》 (Journal of Materials Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第41卷第4期

页      面：540-544页

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51905478) 浙江省高等教育学会高等教育研究课题资助项目(KT2021376) 

主　　题：三维打印 碳纤维 复合材料 力学性能 混合定律 

摘      要：针对三维打印(3D打印)连续碳纤维热塑性复合材料力学性能计算需求,结合3D打印熔融沉积成型工艺特点,考虑填充率和沉积线角度等工艺参数影响,对传统复合材料混合定律进行改进,提出一种基于改进混合定律计算预测3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料结构件拉伸强度和模量的新方法。研究表明,在不同填充率下,所提出的基于改进混合定律计算得到的拉伸强度与实验结果更加接近,平均预测误差为1.8%;而根据传统复合材料混合定律计算拉伸强度与实际测试结果相比,平均预测误差为11.6%;相较传统复合材料混合定律,所提改进混合定律计算方法平均预测误差减小9.8%。研究结果为3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料结构件力学性能的可调可控打印提供了一种可行的理论计算方法。