27713

بررسي خواص چقرمگي شكست بين‌لايه‌اي پليمر‌هاي توليد‌شده با پرينتر سه‌بعدي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- جامدات

1398

1401/7/30

فتح الله طاهري بهروز

مهندسي مكانيك

سرعت بالاي توليد و ساخت هندسه‌هاي دقيق از عواملي است كه باعث مورد توجه قرار‌گرفتن چاپ سه‌بعدي به روش رسوب ذوب‌شده، شده است. بر اين اساس بررسي خواص مكانيكي پليمر‌هاي توليد‌شده با چاپگر‌هاي سه‌بعدي از اهميت بالايي برخوردار است. در اين پژوهش به منظور بررسي تاثير لايه‌چيني و جنس پليمر( ترد و يا نرم بودن) بر روي نرخ رهايي انرژي كرنشي يا چقرمگي شكست بين‌لايه‌اي مد اول شكست، نمونه تير دولبه‌اي يك سر گير دار ( DCB) از پليمر‌هاي اكريلونيتريل بوتادين استايرن( ABS ) و پلي‌لاكتيك‌اسيد ( PLA) با استفاده از چاپگر سه‌بعدي به روش لايه گذاري ذوب‌شونده ( FDM)، به‌صورت افقي و تك جهته (UD ) با زاويه‌هاي مختلف 0 ، 30 ، 45 ، 60 و 90 درجه چاپ شدند. سپس آزمايش شكست بر روي نمونه‌ها انجام شد و چقررمگي شكست در زاويه لايه‌چيني‌هاي مختلف در دو ماده بدست آمد. همچنين سسطح ترك با استفاده ميكروسكوپ الكتروني روبشي تصوير برداري و مورد تحليل قرار گرفت. نتايج نشان مي‌دهد كه چاپ پليمرها با زواياي مختلف بر پديده پل‌زني در حين شكست تاثير مي‌گذارد كه اين امر موجب تغيير در چقرمگي شكست مي‌شود. براي نمونه ساخته شده با زاويه 45 درجه براي هر دو ماده كمترين مقدار چقرمگي شكست يافت شد چرا كه پديده پل‌زني در اين نمونه رخ نداد. براي نمونه 60 درجه نيز در هر دو ماده بيشترين مقدار چقرمگي شكست بدست آمد. دو نمونه 60 و 90 درجه بعد از كمي رشد ترك از ناحيه بازوي تير دچار شكستگي شدند كه به اين دليل در نمودار بار-جابجايي بشترين مقادير پيك نيرو را دارا مي‌باشند.

1401/10/26

Investigation of interlayer fracture toughness properties of polymers produced by 3D printer

10/22/2023 12:00:00 AM

The high speed of production and construction of precise geometries are important factors that have attracted the attention of 3D printing by the fused deposition molding. Based on this, it is very important to investigate the mechanical properties of polymers produced with 3D printers. In this research, in order to investigate the effect of layering and type of polymer (brittle or ductile) on the rate of strain energy release or the interlayer fracture toughness of the first failure mode, the sample of double- Cantilever beam (DCB) made of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and Polylactic acid (PLA) was printed horizontally and unidirectionally (UD) with different angles of 0, 30, 45, 60, and 90 degrees by using fused deposition molding 3D printer. Then, the fracture test was performed on the samples and the fracture toughness was obtained at different samples. The surface of the crack was imaged and analyzed using a scanning electron microscope (SEM). The results show that printing polymers with different angles affects the bridging phenomenon during fracture, which causes a change in fracture toughness. For the sample made with an angle of 45 degrees for both materials, the lowest value of fracture toughness was found because the bridging phenomenon did not occur in this samples. For the 60 degree sample, the highest value of fracture toughness was obtained in both materials. Two samples of 60 and 90 degrees fractured after a little crack growth from the beam arm area, which is why they have the highest peak force values in the load-displacement diagram.

تير دولبه اي يكسر گيردار , نرخ رهايي انرژي كرنشي , چقرمگي شكست بين لايه اي , پرينتر سه بعدي , لايه گذاري ذوب شده

Double cantilever beam (DCB) , Strain energy release rate , interlayer fracture toughness , 3D printer , fused deposition molding (FDM)

Mohammad javad Ghadyani

Dr. Fathollah Taheri