复合材料力学专注于复合材料力学领域的知识创造和分享！63原创内容->细丝熔融沉积成型由于成本低，应用范围广，成为最受欢迎的3D打印技术之一。随着对熔融沉积结构强度和性能的要求越来越高，研究人员将注意力转向了连续碳纤维(CCF)增强纤维复合材料的3D打印。目前连续纤维增强聚合物的3D打印主要有两种方法，喷嘴内浸渍和喷嘴外浸渍。外置浸入式水口有三个优点。首先，使用双螺杆挤出机，其中一个用于热塑性材料(例如，PLA、ABS、尼龙等。).)作为基质，另一种用于连续纤维，这可以在沉积过程中为拉伸连续纤维提供更好的控制。其次，连续纤维和基体树脂的温度可以分别控制，以获得更好的力学性能。最后，纤维的沉积可以是适应性的，并且仅应用于必要的关键区域。因此，这项技术在现成的3D打印机中被广泛应用，甚至商业化。连续纤维增强聚合物3D打印的主要难点之一是打印路径的规划。借助于合理的纤维路径优化，例如沿着应力流动方向布置纤维，所获得的结构的拉伸强度可以比由预浸料长丝和短切纤维制成的结构的拉伸强度高一个数量级。然而，目前商用的路径规划软件多采用平行和曲折路径，其性能并未得到优化。2022年，来自香港中文大学、曼彻斯特大学和代尔夫特理工大学的研究人员提出了一种基于应力场有限元计算的印刷路径优化算法。该方法利用连续纤维的强各向异性材料特性，在沿拉伸主应力方向的关键区域产生印刷路径。此外，以与应力值成比例的自适应方式控制路径分布的密度。也就是说，在应力较高的区域密度较大，在不太关键的区域密度较小。通过在聚乳酸(PLA)基体中3D打印连续碳纤维(CCF)对样本进行测试，并与传统的载荷无关打印路径算法进行比较。发现当使用相同(或甚至稍小)量的连续纤维时，基于新路径算法制造的样品的强度和结构刚度分别增加了约71.4%和50.2%。这篇文章发表在最近的《增材制造》杂志上。点击阅读原文查看文献原文。图1基于应力场的打印路径优化(a)给定载荷下主应力场的有限元计算(b)Eiger软件生成的与载荷无关的路径(c)文中提到的基于场的打印路径。该方法从拉伸主应力标量场(彩色地图)中提取等值线作为打印路径。图1(d)不同印刷方法和路径优化算法的性能对比曲线:本文提出的新方法可使断裂张力和刚度分别提高71.4%和50.2%。并且在图1的(b)和(c)中使用的连续纤维的总长度分别是35.895米和34.658米，也就是说，新方法减少了纤维的使用。图2拉伸和压缩试验在有或没有碳纤维增强的样品上进行。碳纤维加固后，承载力分别提高了63.4%(受拉)和11.0%(受压)。本文详细介绍了基于场的路径规划算法。如下图所示，整个计算流程包括四个主要步骤。首先，根据有限元计算结果，从四面体单元中提取最大主应力方向。在第二步中，矢量场被投影到切片过程中的每一层上，并被转换成标量场。第三步是通过控制相邻刀轨之间的最小距离来提取印刷路径。最后，自适应连续纤维路径和边界共形路径被组合以形成最终的印刷路径。图3基于场的路径生成算法的计算流程图4实现案例图5在不同的层上生成不同的打印路径图6加载条件从拉伸改为压缩会产生不同的矢量场和标量场，这也会导致不同的打印路径图7与原始文献相比的增强效果:陈湘佳，，方，魏-辛廖，王，基于场的连续纤维增强热塑性复合材料3D打印刀具路径生成，增材制造，49，2022，102470..
点击“阅读原文”查看文献原文。专注于复合材料力学领域的知识创造与分享，是国内复合材料领域颇具影响力的技术交流平台之一。第一时间更新复合材料前沿技术，发布的前沿信息、仿真案例、技术方法、代码插件帮助无数学员提升了专业素质和技能，深受广大学生和青年科技工作者的喜爱。“聚焦前沿，引领未来”，复合材料力学公众平台期待您的关注！你对复合材料的失效理论了解多少(九):你对复合材料的失效理论了解多少？(1)你对复合材料的失效理论了解多少？(3): Pinho一战神化理论.质疑与分析】复合材料失效准则回归理性拓扑优化在工程设计中的应用【扩展】复合材料力学平台开启，复合材料产品加工、试验、原材料设备采购需求匹配最新分区复合材料力学相关期刊(2021年12月更新)。复合材料传动轴的设计与分析，缠绕制造的整体解决方案，北京航空航天大学《复合材料科学与技术》:梯度复合材料力学研究进展；复合材料层合板标准样品有限元建模插件【前沿跟踪征稿】有助于提高论文的阅读和引用；人工智能在复合材料研究中的应用:掌握Abaqus复合材料层合板的基本建模、快速建模、显式分析建模还有多远？复合材料相关SCI期刊的最新影响因子。复合材料损伤破坏领域的合理性在哪里？让我们来谈谈世界复合材料失败运动会(WWFE)——在不知道WWFE的情况下让复合材料失败，你就出局了。回顾经典层合板理论(纠正一些错误)。有限元计算中刚度高的几种原因及对策。XFEM+UDMGINI实现复合材料膨胀的有限元分析。微信官方账号关于复合材料力学的历史文章汇总【请收藏】
