發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 11:48

　　 近年來,3D打印技術(shù)發(fā)展迅速且越來越成熟,一些傳統(tǒng)方法難以加工的相對(duì)復(fù)雜的零件可以用3D打印技術(shù)進(jìn)行制造。利用3D打印技術(shù)的這一特點(diǎn),可以將其應(yīng)用到汽車交通領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域,加工一些精密且復(fù)雜的零部件。蜂窩結(jié)構(gòu)作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu),可以應(yīng)用到汽車以及航空航天領(lǐng)域,用來減輕結(jié)構(gòu)的重量。Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)是一種組合蜂窩,相對(duì)于傳統(tǒng)的六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但其性能良好�？梢詫⑵鋺�(yīng)用到汽車的蜂窩夾層材料以及航空火箭的加筋柱殼結(jié)構(gòu)中。由于蜂窩結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,傳統(tǒng)銑削加工的方式容易引起屈曲變形,3D打印技術(shù)恰好可以解決這一難題。同時(shí),由于Kagome蜂窩是正交各向異性的,3D打印材料也呈現(xiàn)正交各向異性,而各向異性是造成薄壁件屈曲以及變形的主要原因之一,通過改變Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù),可以設(shè)計(jì)出各向同性的3D打印Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)。因此需要研究影響二者正交各向異性的力學(xué)參數(shù)。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)給出了3D打印的正交Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)的本構(gòu)解析表達(dá)式。分析了正交Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)受到拉伸和剪切時(shí)的性能指標(biāo),例如楊氏模量、剪切模量以及泊松比。通過分析得到了Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)的本構(gòu)矩陣以及彈性模量和各向異性率ξ、相對(duì)密度ρ兩者之間的關(guān)系。(2)通過單軸拉伸試驗(yàn)測(cè)得3D打印材料在橫向以及縱向的楊氏模量。然后,將解析表達(dá)式和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合,我們可以預(yù)測(cè)3D打印的Kagome蜂窩的最大楊氏模量和最大剪切模量,同時(shí)還可以研究蜂窩結(jié)構(gòu)的各向同性性能。通過3D打印的拉伸試驗(yàn)驗(yàn)證解析公式的正確性。我們還推導(dǎo)了初始屈服強(qiáng)度曲面和屈曲面方程。(3)通過各向同性分析,得到3D打印的Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)各向同性時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)。將該情況下的蜂窩結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到三維筒狀立體結(jié)構(gòu),也就是應(yīng)用到火箭的加筋柱殼結(jié)構(gòu)上,等比例縮放設(shè)計(jì)三維CAD模型,用3D打印機(jī)進(jìn)行打印制造。然后進(jìn)行多組單軸壓縮實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得其力學(xué)性能參數(shù),與其他參數(shù)的Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U466
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 蜂窩結(jié)構(gòu)3D打印與測(cè)量
    2.1 蜂窩結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其應(yīng)用
        2.1.1 蜂窩結(jié)構(gòu)在汽車上的應(yīng)用
        2.1.2 蜂窩結(jié)構(gòu)在航空航天上的應(yīng)用
    2.2 3D打印技術(shù)
        2.2.1 3D打印技術(shù)簡述
        2.2.2 3D打印技術(shù)的分類及其原理
        2.2.3 3D打印汽車的發(fā)展歷程
        2.2.4 3D打印在汽車外形設(shè)計(jì)的應(yīng)用
        2.2.5 3D打印技術(shù)在汽車零部件方面的應(yīng)用
        2.2.6 3D打印技術(shù)在航空航天行業(yè)的應(yīng)用
    2.3 數(shù)字圖像相關(guān)方法（DIC）
        2.3.1 DIC方法研究背景
        2.3.2 DIC方法原理概述
        2.3.3 位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)測(cè)量
    2.4 本章小結(jié)
3 Kagome蜂窩力學(xué)分析與標(biāo)定
    3.1 3D打印的Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析
        3.1.1 Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)
        3.1.2 3D打印的面內(nèi)Kagome蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析
    3.2 3D打印材料彈性模量的測(cè)定
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)樣件的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)
        3.2.2 單向拉伸實(shí)驗(yàn)
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與各向同性分析
    3.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
    3.5 屈曲分析
        3.5.1 初始屈服強(qiáng)度
        3.5.2 彈性屈曲
    3.6 本章小結(jié)
4 Kagome蜂窩加筋柱殼結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)分析
    4.1 實(shí)驗(yàn)樣件的設(shè)計(jì)
    4.2 實(shí)驗(yàn)樣件的制作
    4.3 單軸壓縮試驗(yàn)
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2884723