实验,数值和DIC分析高性能VPP复合材料的多层玻璃纤维增强
Ariyana Dwiputra Nugraha1, Ferry Setiawan2,3, Maulana Zulfa Khotami2
1PLN Research Institute, Jakarta, Indonesia.
这项研究使用玻璃纤维增强增强3D打印复合材料,显著提高Vat光聚合 (VPP) 应用的抗拉强度. 机械性能得到了优化,显示了先进工业的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 聚合物复合材料 聚合物复合材料
背景情况:
- 瓦特光聚合 (VPP),包括数字光处理 (DLP),提供高精度,但机械强度低.
- 提高VPP打印元件的机械性能对于扩大其实际应用至关重要.
研究的目的:
- 为了提高标准树脂复合材料的机械特性,在Vat光聚合 (VPP) 中使用玻璃纤维增强.
- 研究不同玻璃纤维层 (0-4) 对VPP复合材料的抗拉强度,屈曲强度,硬度和密度的影响.
主要方法:
- 制造玻璃纤维增强的VPP复合样本,其中有0,1,2,3和4层玻璃纤维.
- 机械测试,包括符合ASTM标准的拉力,曲,硬度和密度测试.
- 使用有限元分析 (FEA) 和数字图像相关性 (DIC) 的验证,通过SEM进行微结构分析.
主要成果:
- 拉力强度增加了近三倍,从20.1 MPa (0层) 增加到59.3 MPa (4层).
- 柔性强度随着玻璃纤维层的增加而下降,从28.52 MPa (0层) 降至17.58 MPa (4层).
- 密度增加至1.25g/cm3 (4层),硬度降至47HD (4层). FEA和DIC验证了实验发现.
结论:
- 用玻璃纤维增强VPP复合材料显著提高了拉伸强度,尽管它会影响其他机械性能,如曲强度,密度和硬度.
- 该研究展示了一种可行的方法,用于提高VPP材料的需求应用.
- 经过验证的结果表明生物医学,汽车和航空航天行业的潜力.
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