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工艺与制造英文2021被引 13

3D打印短纤维和连续纤维增强热塑性复合材料的工艺评估、拉伸性能和疲劳抗性研究

Process Evaluation, Tensile Properties and Fatigue Resistance of Chopped and Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Composites by 3D Printing

Wei Chen, Qiuju Zhang, Han Cao, Ye Yuan
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期刊 / 来源JOURNAL OF RENEWABLE MATERIALS
卷/期/页10 / 2 / 329-358
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关键词:3D打印热塑性复合材料连续纤维增强拉伸性能疲劳抗性工艺缺陷微观形貌

摘要整理

本文系统评估了3D打印短纤维和连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)的制造工艺、拉伸性能和疲劳抗性。主要研究结果表明:打印CFRTPCs的常见缺陷包括冗余堆积缺陷、划伤和翘曲缺陷;连续纤维显著改善了制品的尺寸稳定性和厚度、宽度精度。拉伸试验结果表明,纤维增强质量百分比与弹性模量、断裂应变和极限抗拉强度的平均值之间呈近似线性关系。疲劳试验结果表明,疲劳抗性随纤维增强含量增加而提高。对于含四层纤维环的试样,应力水平与全寿命周期数对数值呈良好线性关系;而纯基体及含一层、两层纤维环的试样表现为分段线性关系,以约10,000周次为分界点。微观形貌分析表明,疲劳失效表现为基体断裂、大小纤维束和单根纤维从基体中拔出。在拉-拉疲劳载荷下,应力集中易导致沿厚度和宽度方向产生凹陷变形,宽度方向的变形大于厚度方向的变形。

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