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Kinematic error modeling and error compensation of desktop 3D printer

Nanotechnology and Precision Engineering 2018年第3期1卷 180-186页

作者： Shane Keaveney Pat Connolly Eoin D.O'Cearbhaill School of Mechanical and Materials Engineering UCD Engineering and Materials Science CentreDublin 4Ireland

Desktop 3D printers have revolutionized how designers and makers prototype and manufacture certain *** popular fuse deposition modeling(FDM)desktop printers have enabled a shift to low-cost consumer goods markets,through reduced capital equipment investment and consumable material ***,with this drive to reduce costs,the computer numerical control(CNC)systems implemented in FDM printers are often compromised by poor accuracy and contouring *** condition is most critical as users begin to use 3D-printed components in load-bearing applications or to perform mechanical *** methods of low-cost 3D printer calibration are needed before their open-design potential can be realized in applications,including 3D-printed orthotics and *** paper applies methodologies associated with high-precision CNC machining systems,namely,kinematic error modeling and compensation coupled with standardized test methods from ISO230-4,such as the ballbar for kinematic and dynamic error measurements,to examine the influence and feasibility for use on low-cost CNC/3D printing ***,the *** and Drug Administration's"Technical considerations for additive manufactured medical devices"highlighted the need to develop standards specific to additive manufacturing in regulated manufacturing *** paper shows the benefits of the methods described within ISO230-4 for error assessment,alongside applying kinematic error modeling and compensation to the popular kinematic configuration of an Ultimaker 3D printer.A Renishaw ballbar QC10 is used to quantify the Ultimaker's errors and thereby populate the error *** method quantifies machine errors and populates these in a mathematical model of the CNC ***,a post-processor can be used to compensate the printing ***,the ballbar is used to demonstrate the dramatic impact of the error compensation model on the accuracy and contouring of the Ultimaker pr

关键词： 3D printing accuracy Kinematic error modeling Kinematic error compensation ballbar FDM3D printing ISO230-4

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自升式钻井平台桩靴贯入拔出承载机理研究

自升式钻井平台桩靴贯入拔出承载机理研究

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作者：雍军中国石油大学

学位级别：硕士

为了更好的研究自升式钻井平台桩靴在贯入和拔出过程中的承载机理,本文引进颗粒流理论(PFC),克服传统介质力学的宏观连续性假使,将土体微细观结构与宏观力学联系起来,建立了无重均质土体和200g重力加速度下固结土体的模型。先通过模拟Ba... 详细信息

为了更好的研究自升式钻井平台桩靴在贯入和拔出过程中的承载机理,本文引进颗粒流理论(PFC),克服传统介质力学的宏观连续性假使,将土体微细观结构与宏观力学联系起来,建立了无重均质土体和200g重力加速度下固结土体的模型。先通过模拟ballbar贯入测量土体强度,再模拟桩靴的贯入和贯入后的立即拔出。分别从桩靴受到的土体抗力、土体应力、土体位移场、土体速度场对桩靴贯入拔出承载机理做了详细研究,得到了如下结论: 1)桩靴受到的土体抗力qu。桩靴在贯入拔出过程中受到的土体抗力qu随深度的变化趋势与通过ballbar在相同深度处贯入拔出得到的土体强度Su随深度的变化趋势相似。对于无重均质土体,桩靴在贯入和拔出过程中受到的土体抗力都是200kPa,是土体强度15.0kPa的13.3倍。对于200g重力加速度下固结土体,桩靴在贯入过程中受到的土体抗力qu随贯入深度线性增加,其最大值415kPa是土体强度最大值30kPa的13.8倍;桩靴在拔出过程中受到的土体抗力最大值100kPa,也是土体强度7.2kPa的13.8倍。在拔出过程中桩靴受到的土体抗力qu主要取决于桩靴上方土体的自重。桩靴在刚拔出时受到的土体抗力qu并不是立即反向,这是因为桩靴的贯入对桩靴下方的土体进行了挤压,桩靴仍然受到土体对桩靴向上的反力。本研究中桩靴的承载力因子Nc约为13.5。 2)桩靴周围土体应力。离桩靴越近的土体应力变化幅度越大。桩靴贯入拔出对土体X方向应力的影响范围比Y方向应力的影响范围大。桩靴下方土体X方向应力Y方向应力随桩靴贯入深度的变化趋势与桩靴受到的土体抗力随贯入深度的变化趋势相似。 3)土体流塑性破坏机理。对于无重均质和200g重力加速度下的固结土体,桩靴在一定贯入深度下,桩靴下方的土体颗粒向桩靴上方流动;桩靴在一定拔出深度下,桩靴上方的土体颗粒向桩靴下方流动。在桩靴从土体表面贯入固结土体的过程中,在土体表面出现隆起现象,并在桩靴上方形成桩坑,土体的流塑回填发生在一定深度下,且对表面形状没有影响。桩坑的径向变形范围约为1.5倍桩靴直径,在其他土体区域变形很小。稳定数N s为6.88。

关键词： ballbar 桩靴颗粒流法(PFC) 均质土体固结土体

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