基于FDC打印工藝的混凝土動態(tài)3D打印過程數(shù)值仿真分析.pdf

1、3D打印具有成型速度快、節(jié)約能源、無限設(shè)計空間等優(yōu)勢，在工業(yè)造型、機械制造、航空航天、軍事等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。而近年來，3D打印技術(shù)在建筑設(shè)計領(lǐng)域上更是突顯出其優(yōu)勢，在水利水電工程施工中也逐漸嶄露出頭角。
　　3D打印“分層打印，逐層疊加”的“施工方式”，對尺寸較小的結(jié)構(gòu)件，溫度應(yīng)力問題并不突出，但對水利工程溢流面、蝸殼等幾何尺寸超大“結(jié)構(gòu)件”，導(dǎo)致打印時內(nèi)部熱量積聚、內(nèi)外溫差巨大，溫度應(yīng)力問題十分突出，極大的限制了3D打印在

2、水利水電工程中的發(fā)展。因此，本文擬從混凝土動態(tài)3D打印成型的工藝參數(shù)出發(fā)，對打印混凝土強度進行研究，并采用大型有限元分析軟件ANSYS中的“單元生死”技術(shù)，模擬混凝土動態(tài)打印成型過程中溫度場和應(yīng)力場，以期得到工藝參數(shù)對其溫度應(yīng)力的影響。
　　研究了基于FDC工藝的混凝土動態(tài)打印過程溫度場有限元數(shù)值模擬技術(shù)，在考慮了3D打印過程中混凝土水化熱不斷釋放特點的基礎(chǔ)上，建立了混凝土動態(tài)打印過程溫度場的分析模型，模擬得出各點溫度隨時間變化以

3、及不同打印速度、不同打印路徑、不同打印厚度和不同初始打印溫度等對3D打印混凝土構(gòu)件內(nèi)部溫度變化的影響。采用熱-結(jié)構(gòu)耦合，以溫度場的分析結(jié)果作為初始條件，施加到應(yīng)力場分析中，進行了混凝土動態(tài)打印應(yīng)力場的模擬，得出了不同打印速度、不同打印路徑、不同打印厚度和不同初始打印溫度下對3D打印混凝土構(gòu)件溫度應(yīng)力的影響。
　　通過上述研究發(fā)現(xiàn)：工藝參數(shù)的變化對3D打印混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力的影響是存在的，且打印速度越快，厚度越小，初始溫度越低，打印