9437

بررسي شكست قطعات پليمري ساخته شده به روش ساخت افزايشي تحت بارگذاري مود 1

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1403

دكتر هادي خرمي‌شاد

1403/08/26

مهندسي مكانيك

Mode I fracture Analysis of polymeric parts manufactured by AM technologies

ساخت افزايشي به ويژه فرآيند مدلسازي رسوب مذاب (FDM) كه به عنوان چاپ سه‌بعدي نيز شناخته مي‌شود، در سال‌هاي اخير بسيار مورد توجه محققين قرار گرفته است. اين روش مبتني بر ساخت لايه‌لايه به وسيله مواد گرمانرم استوار بوده و در ساخت نمونه‌هاي اوليه و حتي قطعات ساده و پيچيده نهايي كاربرد دارد. پارامترهاي مختلفي در فرآيند چاپ سه‌بعدي اثرگذار بوده كه مي‌توانند خاصيت ناهمسانگردي قطعه چاپ شده و خواص مكانيكي آن را بهبود داده و يا تضعيف نمايند. خواص مكانيكي بين‌لايه‌اي قطعات چاپ شده به دليل ذات لايه‌اي كه دارند از اهميت زيادي برخوردار است. خواص بين‌لايه‌اي اين قطعات در مقايسه با خواص مكانيكي در ساير راستاها عموما ضعيف‌تر عمل كرده و همين امر عاملي محدودكننده براي قطعات چاپ شده سه‌بعدي محسوب مي‌شود. در همين راستا در اين مطالعه لايه‌چيني جديدي به منظور بهبود خواص مكانيكي بين‌لايه‌اي پيشنهاد شد و اثر آن بر رفتار شكست بين‌لايه‌اي قطعات چاپ شده، تحت بارگذاري مود 1 مورد بررسي قرار گرفت. به منظور بررسي رفتار شكست قطعات چاپ شده تحت بارگذاري كششي، از نمونه تير دولبه يك‌سر گيردار (DCB) استفاده شد. نمونه‌ها در دو گروه با لايه‌چيني استاندارد و لايه‌چيني نامسطح ساخته و آزمايش شدند. محاسبه نرخ آزادسازي انرژي كرنشي با روش برپايه نرمي تير (CBBM) صورت گرفت كه در آن از مفهومي به نام طول ترك معادل بهره برده مي‌شود و نيازمند اندازه‌گيري و پايش طول ترك واقعي نمي‌باشد. بر اساس نتايج بدست آمده، انرژي شكست در نمونه‌هاي چاپ شده با لايه‌چيني ارائه شده نسبت به نمونه‌هاي چاپ شده با لايه‌چيني استاندارد رشد 52 درصدي را تجربه كرده است كه بيانگر بهبود خواص بين‌لايه‌اي بوده است. به منظور بررسي و شبيه‌سازي آسيب نيز از روش مدلسازي ناحيه چسبنده استفاده شد، قوانين كشش-جدايش دوخطي و سه‌خطي به اين منظور مورد استفاده قرار گرفتند و پارامترهاي آسيب به روش مستقيم بدست آمدند. نتايج حاصل از تحليل عددي با نتايج حاصل از آزمون‌هاي تجربي مقايسه شد كه تطابق خوب بين داده‌ها بيانگر صحيح بودن پارامترهاي شكست و آسيب بدست آمده بود.

تير دولبه يكسرگيردار , چاپ سه‌بعدي , شكست بين‌لايه‌اي , شكست تحت بارگذاري مود 1