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3D打印材料结构之Abaqus仿真分析

随着3d打印技术应用越来越广泛,也必须进一步发展计算方法来研究其机械性能。不论是在原材料微观性能方面,还是产品宏观结构方面,3d打印材料都具有独特性。

在我们的分析中,3d打印材料采取了典型的方形和六边形填充样式,这些结构如下图所示。

3d打印填充

在模拟方形填充3d打印时,元胞由两种不同的截面组成。对于六边形填充元胞,我们假设同一层的每个元胞都完全打印出来。然后,我们把元胞模型载入到Abaqus软件中。

3d打印六边形填充

我们同时在水平和竖直方向上施加了应变,并采集了杨氏模量和泊松比的数据。我们的计算结果如下图所示,图片中变形元胞的颜色显示了材料冯米斯应力的变化范围。

3d打印有限元分析    3d打印Abaqus分析

两种材料在垂直于平面的方向上都更为结实。沿平面方向,四边形填充比六边形填充的强度高两个数量级。

应力集中在交接处,表明为获得更高仿真精度,需要建立更精细的层间连接模型。

3d打印仿真

填充率是单位体积内3d打印材料所占有的数量,我们进一步分析了四边形填充率变化的影响。针对三种不同的填充比例,其变形模拟结果如下图所示。

3d打印数值模拟

定量分析的结果见下图,第一张图显示了平面内方向上的杨氏模量,第二张图显示了平面内(蓝色)和垂直平面(红色)的泊松比。我们设法获取了最低填充率下泊松比的最小值。

3d打印数值仿真
3d打印Abaqus仿真
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    文章来源:https://kristenmichaelson.wordpress.com/

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