25146

بررسي تاثير سرعت چاپ بر رفتار شكست قطعات توليدي به روش FDM تحت مود اول بارگذاري

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك گرايش طراحي كاربردي

1398

1400/04/28

دكتر مجيد رضا آيت الهي

مهندسي مكانيك

فرايند ساخت افزايشي يا به عبارتي چاپ سهبعدي با توجه به ساختار ارزشمند و قابليتهاي پيشرفته خود به جايگاه ويژهاي در صناي مختلف دست يافته است. از اين رو، موضوع مورد مطالعه در اين پايانناماه يكاي از مولفههاي موثر بر خواص مكانيكي و شكست قطعات توليدي به كمك اين روش ميباشد كه مولفهي ماذكور سرعت چاپ در فناوري FDM است. در اين مطالعه ماده اوليه ABS ميباشد و براي چاپ قطعات از فنااوري FDM استفاده شده است و نمونهها با سرعتهاي 10 ، 30 ، 50 ، 70 و 90 ميليمتر بر ثانيه به چااپ رسايده است. براي بررسي رفتار شكست، آزمايشها در دو دسته صورت گرفته است، اولين حالات، بارگاذاري تحات مود I و ديگري، بارگذاري تحت مود تركيبي I/II در زوايااي تار 0 ، 15 ، 30 و 40 درجاه مايباشا د. ابتادا تستهاي كشش انجام شده و خواص مكانيكي مورد نياز استخراج شده است، ساسس باا اساتفاده از خاواص مكانيكي بدست آمده، آناليز اجزاي محدود صاورت گرفتاه و پاارامتر انتگارال J باه دليا رفتاار ايساتيك- پلاستيك قطعات ساخته شده از مدل سازيهاي اجزاي محدود اساتخراج شاده اسات. همچناين در بخاش بارگذاري مود تركيبي از معيار مفهوم مادهي معادل همراه با انتگرال J براي پيشبيني رفتار شكسات كماك گرفته شده و نتايج بدست آمده با نتايج آزمايشگاهي مورد مقايسه قرار گرفته است. در پاياان نياز از ساطوح شكست نمونههاي تر دار تياويري گرفته شده و سطوح شكست نيز مورد مطالعه قرار گرفته است. در آخار ارتباط بين نيروهاي شكست و مكانيزمهاي شكست موجود در سطوح شكست بررسي شده، مورد بحا قارار گرفته است. قطعات توليد شده با سرعت 70 و 50 ميليمتر بر ثانيه، مقاومت به شكست مناسبي باه ترتياب تحت بارگذاري مود اول و مود تركيبي اول و دوم داشته است.

1400/06/11

Effect of printing speed on tensile and fracture behavior of ABS specimens produced by fused deposition modeling

7/19/2022 12:00:00 AM

The present research deals with the effect of printing speed on the tensile and pure mode I and mixed-mode I/II fracture behavior of Fused Deposition Modeling (FDM) specimens made of Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS). Four printing speeds of 10, 30, 50, 70, and 90 mm/s were used for fabricating the dog-bone and Semi-Circular Bending (SCB) specimens as tensile and fracture samples, respectively. In addition to the printing speeds, four different crack angles of 0, 15, 30, and 40o were implemented to investigate mixed-mode fracture performance in the SCB specimens. Due to the plastic deformation in the crack tip zone of the SCB specimens prior to the crack initiation, the critical value of J-integral was chosen as a fracture characterizing parameter. To this end, elastic-plastic finite element analyses were performed to evaluate critical J-integral values (Jc). The Equivalent Material Concept (EMC) coupled with the J-integral method was used to predict the fracture load and being compared to the experimental results. In the end, the efficiency of the EMC-J criterion is discussed, and the predicted result illustrate good conformity with the experimental ones. Results showed that increasing the printing speed leads to higher fracture resistance and mechanical performance. Finally, for exploring the failure mechanisms in the fractured SCB specimens, Scanning Electron Microscopy (SEM) was utilized. On the fracture surface of the specimens, some filament pullouts have been observed and stairs manner failure has been detected for the mixed-mode fractured samples.

فناوري FDM ، بارگذاري مود I ، بارگذاري تركيبي I/II ، مفهوم ماده معادل، رفتار شكست، فيلامنت هاي ABS

Fused Deposition Modeling (FDM); Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS); Tensile strength; Equivalent Material Concept (EMC); Mixed-mode I/II fracture