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3D打印岩体试样研究

更新时间: 2024-10-23 09:49:02  查看次数: 24    
Sayedalireza Fereshtenejad 等人在对水泥基材料的研究中发现,用同种材料但在不同前处理方式下制备出的 3D 打印岩体试样会表现出不同的力学性能,这里面温度是一个很重要的考虑因素。他们研究了用 GS19 砂和呋喃树脂作为打印基材制备的 3D 打印岩体试样在高温作用下的基本物理力学性能和损伤破裂模式。首先从宏观层面上,用单轴压缩试验和劈裂抗拉试验测定了不同温度作用后的 3D 打印岩体试样的基本物理力学性能。接着又结合电镜扫描试验、热重试验从微观层面上分析了 3D 打印岩体试样的物理力学性能在温度作用后发生变化的原因。最后定义了最优力学温度,还深入研究了含预制裂隙的 3D 打印岩体试样在最优力学温度作用后的损伤破裂模式。
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3D 打印技术用在岩土工程领域,为高温环境作用后岩体的性能研究提供了新的思路。主要有这些研究内容:从材料、成型工艺及设备、优势前景等多个角度详细介绍了现在很受关注的制造技术——3D 打印技术。在系统研究总结的基础上,选了 3DP 打印工艺,用 GS19 砂和呋喃树脂作为打印基材,用 Solidworks 建立了 3D 打印岩体试样的三维结构模型,还转变成了能被 3D 打印机识别的 STL 格式,制备了不同结构形式的 3D 打印岩体试样。按照 50℃的温度梯度研究 3D 打印岩体试样在高温作用下的基本物理力学性能。就是把在高温炉里加热到预设温度的圆柱体试样(直径 50 毫米、高 100 毫米)和圆饼状试样(直径 50 毫米、高 25 毫米)在自然冷却到室温后,分别进行单轴压缩试验和劈裂抗拉试验,从宏观层面上探究 3D 打印岩体试样的力学性能随温度变化的规律。结合电镜扫描试验和热重试验,从微观层面上研究温度导致 3D 打印岩体试样力学性能产生变化的原因。基于这些研究,选出让 3D 打印岩体试样呈现最优力学性能的温度,对含预制裂隙的 3D 打印岩体试样进行加热,等它自然冷却到室温后,研究它在单轴压缩荷载作用下的损伤破裂模式,为实际工程的设计、施工以及后期维护提供借鉴。
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3D 打印技术,本质上是一种把材料“自下而上”逐层累加、分层堆积的技术。所以 3D 打印技术有各种叫法,比如“增材制造”“材料累加制造”“快速原型”“分层制造”“实体自由制造”等,这些叫法都在一定程度上反映了 3D 打印技术的成型特征。