3D打印连续碳纤维六边形框架的失效分析

摘要整理

本研究通过几何结构设计来增强和拓展复合材料的结构性能。采用连续碳纤维复合材料增材制造技术制备基于六边形蜂窝单元设计的柔性框架结构，旨在深入理解和控制其力学性能。研究重点考察了这些框架在远程拉伸载荷下的失效行为。通过改变框架节点处的几何形状和宽厚比，获得了不同的失效载荷和失效模式的规律。建立了基于多尺度均质化和Hashin损伤准则的计算模型，用于预测失效行为，模型预测结果与实验结果高度吻合。研究验证了所建计算模型的有效性，同时突出了复合材料增材制造的实际应用潜力。通过对连续纤维增强复合材料的工程设计，实现了其固有强度和轻量化特性与几何设计所带来的材料效率和柔性性能的有机结合，为特定应用的结构设计和材料优化提供了新的思路。研究内容包括：3D打印连续纤维复合材料六边形框架的力学性能和失效机制系统研究；失效前后行为的实验和数值分析；增材制造连续纤维复合材料框架的多尺度均质化方法；Hashin失效准则在3D打印复合材料中的应用；柔性结构失效载荷和失效模式的可靠预测。

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