31182

تأثير دماي محيط بر خواص شكست نمونه‌ها FDM با راستاي لايه چيني متفاوت

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1401

1403/04/19

دكتر مجيدرضا آيت اللهي

استاد مشاور نداشتم

مهندسي مكانيك

پژوهش حاضر به بررسي تأثير دماي پايين محيط بر رفتار شكست نمونه‌هاي توليد شده با فناوري مدل‌سازي رسوب ذوب شده (FDM)، با راستاي لايه چيني متفاوت پرداخته است. هدف اصلي اين تحقيق، تحليل دقيق و جامع رفتار مكانيكي نمونه‌ها تحت شرايط دمايي مختلف و بررسي نقش بسزاي جهت ساخت در تغييرات اين خواص بوده است. در اين مطالعه، نمونه‌ها در سه راستاي لايه چيني مختلف شامل صاف ، روي لبه و عمودي چاپ‌ شده است و در دماهاي مختلف محيطي شامل 25، 0، 10- و 20- درجه سانتي‌گراد مورد آزمايش قرار گرفت. لازم به ذكر است در اين پژوهش، ماده اوليه آكريلونيتريلبوتاديناستايرن (ABS)، است و نمونه‌هاي مورد آزمايش نمونه ترك‌دار لبه‌اي (SENB) و داگ بون هست. آزمايش‌هاي كشش و خمش سه ‌نقطه‌اي به ترتيب روي نمونه‌هاي Dog-bone و SENB انجام شد. با انجام آزمايش¬هاي گفته‌شده، خواص مكانيكي مورد نياز شامل تنش تسليم، تنش نهايي، كرنش شكست، ضريب پواسون و مدول يانگ استخراج شده است. سپس، با استفاده از خواص مكانيكي بدست ‌آمده، تحليل اجزاي محدود صورت‌گرفته و پارامتر انتگرال J به دليل رفتار الاستيك-پلاستيك نمونه‌ها ساخته شده از مدل‌سازي‌هاي اجزاي محدود استخراج شده است. همچنين، از سطوح شكست نمونه¬هاي Dog-bone در جهت ساخت صاف تصاويري گرفته شده و سطوح شكست آن‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است و در پايان نيز به تحليل نتايج برگرفته از آزمايش‌هاي انجام شده، پرداخته شد. اين پژوهش نشان داد كه تعامل بين شرايط دمايي و جهت ساخت مي‌تواند به تغييرات مهمي در رفتار مكانيكي و خواص شكست مواد منجر شود. يافته‌هاي اين پژوهش مي‌تواند به توسعه مواد و نمونه‌ها با كارايي بالاتر و كاربردهاي گسترده‌تر در صنعت منجر شود و راهنمايي‌هاي مفيدي براي پژوهش‌هاي آتي در زمينه بهينه‌سازي خواص مكانيكي و عملكرد نمونه‌هاي توليدي با استفاده از فناوري مدل‌سازي رسوب ذوب شده فراهم كند. واژه‌هاي كليدي: فناوري FDM، راستاي لايه‌چيني متفاوت، شرايط دمايي متفاوت، بارگذاري مود I، رفتار شكست

1403/06/26

Effect of Ambient Temperature on Fracture Properties of FDM Specimens with Different Layer Orientations

7/9/2025 12:00:00 AM

The present research investigates the effect of ambient temperature on the fracture properties of specimens produced by Fused Deposition Modeling (FDM) with different layer orientations. The primary objective of this study is to comprehensively analyze the mechanical behavior of specimens under various temperature conditions and to examine the significant role of build orientation in these property changes. In this study, specimens were printed in three different layer orientations: Flat, On-edge, and Upright, and tested at various environmental temperatures including 25°C, 0°C, -10°C, and -20°C. It is noteworthy that the material used in this research is Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), and the tested specimens include Single-Edge Notched Bending (SENB) and Dog-bone samples. Tensile and three-point bending tests were conducted on Dog-bone and SENB specimens, respectively. By performing these tests, essential mechanical properties including yield stress, ultimate tensile stress, fracture strain, Poisson's ratio, and Young's modulus were obtained. Subsequently, finite element analysis was conducted using the derived mechanical properties to extract the J-Integral parameter due to the elastic-plastic behavior of the specimens. Additionally, fracture surfaces of Dog-bone samples printed in the flat orientation were imaged and analyzed. The study concluded with an analysis of the test results, demonstrating that the interaction between temperature conditions and build orientation can lead to significant changes in the mechanical behavior and fracture properties of the materials. The findings of this research can contribute to the development of materials and specimens with higher performance and broader industrial applications, providing valuable insights for future studies in optimizing the mechanical properties and performance of specimens produced using FDM technology. Keywords: Fused Deposition Modeling (FDM); Different Layer Orientations; Various Temperature Conditions; Mode I Loading; Fracture Behavior.

فناوري FDM , راستاي لايه‌چيني متفاوت , شرايط دمايي متفاوت , بارگذاري مود I

Fused Deposition Modeling (FDM) , Different Layer Orientations , Various Temperature Conditions , Mode I Loading

abolfazl teimoori

majidreza ayatollahi