本發(fā)明屬于3d打印材料結(jié)構(gòu)可靠性分析領(lǐng)域，具體為一種3d打印尼龍機翼可靠性評估方法。

背景技術(shù)：

1、隨著3d打印技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用也越來越廣泛，尤其是在無人機中的應(yīng)用。由于產(chǎn)品是被逐層構(gòu)建的，這會導(dǎo)致材料的各向異性行為，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此對3d打印材料的力學(xué)性能研究和可靠性分析是必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是基于3d打印機翼逐層構(gòu)建導(dǎo)致材料的各向異性行為，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格，提出一種3d打印尼龍機翼可靠性評估方法，使用有限元法研究3d打印的材料特性，并對3d打印的機翼結(jié)構(gòu)進行可靠性分析，評估其是否能夠完成預(yù)定功能。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種3d打印尼龍機翼可靠性評估方法，包括以下步驟：

3、s1，通過3d打印技術(shù)打印用于拉伸和剪切試驗的試樣；

4、s2，對所述試樣進行拉伸和剪切試驗，獲取相應(yīng)的材料參數(shù)，并分析其失效模式；

5、s3，根據(jù)s2中所述的材料參數(shù)和失效模式建立材料模型；

6、s4，采用s3中所述的材料模型對拉伸試驗的試樣進行有限元模擬，將有限元模擬的結(jié)果和s1中的拉伸試驗的結(jié)果進行對比，判斷兩者的偏差大小，如果偏差大于10％，則繼續(xù)調(diào)整有限元；如果偏差小于10％，則進行下一個步驟；

7、s5，使用與s1中相同的3d打印技術(shù)和材料打印機翼；

8、s6，分析并計算機翼所受的載荷，將載荷施加在所述機翼上，并在所述機翼上粘貼應(yīng)變片用于采集應(yīng)變量，重復(fù)多次測試避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)偶然性；

9、s7，建立所述機翼的有限元模型，應(yīng)用s3中所述的材料模型作為仿真的材料輸入，對所述機翼進行有限元仿真，將機翼的仿真結(jié)果和機翼測試采集的應(yīng)變結(jié)果進行對比，判斷兩者的偏差大小，如果偏差大于10％，則繼續(xù)調(diào)整機翼有限元仿真模型；如果偏差小于10％，則進行下一個步驟；

10、s8，對拉伸和剪切試驗獲得的材料參數(shù)進行描述性統(tǒng)計和檢驗分布；

11、s9，在各概率變量的概率分布中采用拉丁超立方抽樣方法進行抽樣；

12、s10，將各組抽樣數(shù)據(jù)輸入所述機翼的有限元模型中計算機翼所受應(yīng)力，并檢驗分布；

13、s11，使用應(yīng)力-強度干涉模型求解機翼結(jié)構(gòu)可靠度，計算機翼結(jié)構(gòu)的可靠性指標，進行可靠性分析。

14、作為優(yōu)選地，在所述s1中，所述3d打印技術(shù)為選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，所用打印材料為尼龍12。

15、作為優(yōu)選地，在所述s2中，拉伸和剪切試驗分別按照iso?527和gb/t28889-2012標準進行。

16、作為優(yōu)選地，在所述s3中，所建立的材料模型即材料本構(gòu)模型，包括彈塑性關(guān)系和損傷模型。

17、作為優(yōu)選地，在所述s4中，有限元模擬結(jié)果和拉伸試驗結(jié)果偏差為二者的同應(yīng)變下對應(yīng)的應(yīng)力偏差。

18、作為優(yōu)選地，在所述s6中，使用升力公式計算機翼在實際飛行時受到的升力，并用沙袋作為載荷施加到所打印的機翼上，沙袋的重力和計算的升力大小相等。所粘貼的應(yīng)變片數(shù)量若干，將應(yīng)變片與靜態(tài)應(yīng)變測試儀相連接，儀器與電腦相連，用與測試儀相配套的動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)來讀取和收集應(yīng)變。

19、作為優(yōu)選地，在所述s7中，機翼的仿真結(jié)果和通過機翼測試采集的應(yīng)變結(jié)果的偏差為機翼測試各采集點在幾次測試下的平均值和對應(yīng)各采集點位置的仿真結(jié)果的偏差，每個采集點都有對應(yīng)的偏差。

20、作為優(yōu)選地，在所述s8中，對所打印的兩個方向的兩種試樣在拉伸和剪切試驗下的彈性模量和剪切模量進行描述性統(tǒng)計和檢驗分布。

21、作為優(yōu)選地，在所述s11中，使用水平打印的拉伸試樣的強度作為強度r，使用所述s10中的應(yīng)力作為應(yīng)力s。

22、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

23、1、本發(fā)明公開的一種3d打印尼龍機翼可靠性評估方法，解決了3d打印尼龍機翼存在的實驗研究困難和材料模型的結(jié)果不準確的技術(shù)問題，本發(fā)明使用試驗和有限元相結(jié)合的研究方法，使得所構(gòu)建的材料模型更準確，且對有限元進行了驗證，有限元的使用使得可靠性評估更方便且成本更小。

24、2、本發(fā)明公開的一種3d打印尼龍機翼可靠性評估方法，對3d打印的機翼結(jié)構(gòu)進行了可靠性分析，判斷機翼結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定的功能的概率。

技術(shù)特征：

1.一種3d打印尼龍機翼可靠性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3d打印尼龍機翼可靠性評估方法，其特征在于，在所述s1中，所述3d打印技術(shù)為選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，所用打印材料為尼龍12。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3d打印尼龍機翼可靠性評估方法，其特征在于，在所述s6中，載荷通過升力公式計算得到，使用沙袋作為載荷，沙袋的重力與升力大小相等。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開的一種3D打印尼龍機翼可靠性評估方法，解決了3D打印尼龍機翼存在的實驗研究困難和材料模型的結(jié)果不準確的技術(shù)問題，本發(fā)明使用試驗和有限元相結(jié)合的研究方法，使得所構(gòu)建的材料模型更準確，且對有限元進行了驗證，有限元的使用使得可靠性評估更方便且成本更小，同時采用本發(fā)明公開的評估方法對3D打印的機翼結(jié)構(gòu)進行了可靠性分析，判斷機翼結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定的功能的概率。

技術(shù)研發(fā)人員：周凌,吳東林,李星奇,劉學(xué)琛,丁小君,陳國華,祝嘉轅,賀曉書
受保護的技術(shù)使用者：南昌航空大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19