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题名结晶对PLA熔融沉积过程的残余应力影响
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作者
于康
朱琦
李晗侨
张卿卿
屠大维
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机构
上海大学机电工程与自动化学院
西门子中国研究院
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出处
《塑料》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期108-114,共7页
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基金
上海市青年科技英才扬帆计划(18YF1408400)。
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文摘
熔融沉积成型(FDM)已被广泛应用于工业生产和日常生活中。聚乳酸(PLA)作为热塑性材料,其结晶过程对制件的残余应力影响较大。因此,建立了PLA的多场耦合FDM工艺动态仿真模型,将整个动态模型分为热传导分析、非等温结晶动力学以及残余应力形成3个部分。利用温度场和翘曲实验验证了模型的准确性,通过有限元方法计算分析了不同冷却速度情况下PLA的结晶动力学对制件内部平面残余应力的影响。在缓慢冷却的结晶情况下,由于结晶放热,PLA内部温度急剧上升,热膨胀应力大于结晶收缩应力,整体平面应力呈现拉伸状态,最大应力值约为5 MPa。在快速冷却的非结晶状态下,PLA内部为热收缩应力,稳定平均值为1.5 MPa。最终分析结果表明,在热塑材料FDM过程中,结晶能够提高结构刚度,但会导致某些区域出现断裂,而非结晶状态下的打印过程中会发生翘曲变形。
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关键词
熔融沉积成型
热塑性材料
结晶动力学
多场耦合仿真
残余应力
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Keywords
Fused deposition modeling
Thermoplastics
Crystallization kinetics
Multi-field coupling simulation
Residual stresses
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分类号
TQ323.4
[化学工程—合成树脂塑料工业]
TP391.9
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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