碳纤维增强3D打印复合材料疲劳特性评估——基于试验设计方法

摘要整理

本研究采用田口方法进行试验设计（DOE），系统评估了碳纤维增强聚乳酸（PLA）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）3D打印复合材料的疲劳特性。研究设计并构建了旋转弯曲疲劳试验机，通过熔融沉积成型（FDM）工艺制备标准试样。在保持层厚0.16 mm和填充密度99.99%的条件下，对PLA、ABS、PLA-CF（短碳纤维）和ABS-CF（短碳纤维）四种材料进行了循环加载疲劳试验，打印方向分别为0°、45°/-45°和90°，并改变电机转速和加载应力水平。试验结果表明，PLA-CF复合材料的疲劳寿命显著优于PLA、ABS和ABS-CF材料，其中0°打印方向表现出最优的疲劳强度。统计分析表明打印方向、材料成分和应力水平对疲劳性能具有显著影响。研究还构建了碳纤维增强3D打印PLA/ABS复合材料的S-N曲线，为优化3D打印工艺参数、提升打印复合材料疲劳性能提供了重要参考，深化了对3D打印复合材料力学性能的认识。

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