3D打印部件机械性能研究
1. 标准与研究概述
在3D打印领域,有两个重要的标准用于规范相关材料和工艺。一个是美国材料与试验协会(ASTM),另一个是国际标准化组织(ISO),它们都涉及增材制造(AM)3D打印聚合物材料和部件的机械测试。
除了大量探索3D打印聚合物部件机械性能的实验外,还开发了一些数学模型。接下来将详细介绍3D打印部件的各项机械性能及其影响因素。
2. 3D打印部件的模量
3D打印部件的机械性能大多通过其在负载下的行为来定义。对于固体材料,模量定义为应力与应变的比值。聚合物材料的模量可以在不同加载模式下测量,包括拉伸、压缩、弯曲、剪切或扭转。模量是温度和时间的函数,但温度依赖性比时间更重要。许多用于3D打印的聚合物,其这些性能通常会在不同加载模式的技术规格表中报告。
3. 3D打印部件的拉伸性能
- 拉伸强度定义 :拉伸强度是3D打印聚合物材料最重要的准静态性能之一,指的是在物体或材料断裂前可以施加的力的大小。当施加在物体或材料上的力增加时,超过变形点后材料就会断裂,因为材料的分子无法承受外部施加的力。使物体断裂所需的力定义为材料的断裂拉伸强度。拉伸强度通常以兆帕(MPa)或吉帕(GPa)为单位,计算公式为:
[
\sigma_{max} = \frac{P_{max}}{A_0}
]
其中,$P_{max}$ 是最大负载,$A_0$ 是原始横截面积。 - 拉伸杨氏模量计算 :拉伸杨氏模量通过应力 - 应变曲线中应力 $\sigma_1$ 和 $\si