ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 539.3

Технічна механіка, 2022, 1, 42- 50

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ І ЧИСЛОВИЙ АНАЛІЗ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ СТІЛЬНИКОВИХ ЗАПОВНЮВАЧІВ, ВИГОТОВЛЕНИХ АДИТИВНИМИ ТЕХНОЛОГІЯМИ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2022.01.042

Деревянко І. І., Успенський Б. В., Аврамов К. В., Саленко О. Ф.

Деревянко І. І.
Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України,
Державне підприємство «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля»,
Україна

Успенський Б. В.
Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України,
Україна

Аврамов К. В.
Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України,
Харківський національний університет радіоелектроніки,
Україна

Саленко О. Ф.
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського",
Україна

      Запропоновано підхід до експериментально-розрахункового дослідження розтягнення стільникових заповнювачів, виконаних FDM адитивними технологіями. Підхід полягає в експериментальному дослідженні зразків на розтягнення. Випробування на розтягнення стільникових блоків проводилися на атестованій універсальній розривній машині TiraTest 2300. Для проведення випробувань на розтягнення стільникових панелей підготовлено групи зразків. Описано технологію виготовлення цієї групи стільникових заповнювачів, використовуючи адитивні технології FDM. Кріплення зразків проводиться в лещатоподібних затискачах машини для проведення випробувань на розтягнення і здійснюється за вершинами ряду стільників. Експериментальний аналіз супроводжується числовим скінченно-елементним моделюванням експериментів на розтягнення. Для числового моделювання розтягнення зразків стільникових заповнювачів необхідно знати дев'ять механічних характеристик в осях матеріалу. Ці параметри розглянуто в статті. Проводилось пряме скінченно-елементне моделювання стільникового заповнювача з урахуванням деформації всіх стільників. Для забезпечення рівномірності деформації зразка, яка присутня в фізичному експерименті, його навантаження проводиться завданням зміщення одного кінця на постійне значення. Другий кінець при цьому затискається. Як випливає з експериментального аналізу, перед руйнуванням стільників переміщення кінця стільників порівняні з їх товщиною. Тому в розрахунках враховується геометрично нелінійне деформування стільників при розтягненні і в пакеті ANSYS розв’язується нелінійна задача. Прямий розрахунок стільників і аналіз гомогенізованої моделі дають різні результати. При прямому моделюванні стільників вони є тонкостінними стрижневими конструкціями, які працюють на згин. В цьому випадку геометрична нелінійність вносить помітний внесок в деформування конструкції. При розтягненні пластини (гомогенізована модель) внесок геометричної нелінійності дуже малий. Тому, залежність наближається до лінійної.
     

стільниковий заповнювач, адитивні технології, розтягнення, діаграма деформування

1. Matthews N. Additive Metal Technologies for Aerospace Sustainment. Aircraft Sustainment and Repair. 2018. P. 845–862. URL: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100540-8.00015-7

2. Boparai K. S., Singh R. Advances in Fused Deposition Modeling. Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. 2017. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.04166-7

3. Byberg K. I., Gebisa A. W., Lemu H. G. Mechanical properties of ULTEM 9085 material processed by fused deposition modeling. Polymer Testing. 2018. Vol. 72. P. 335–347. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.10.040

4. Ahn S.-H., Montero M., Odell D., Roundy S., Wright P. K. Anisotropic material properties of fused deposition modeling ABS. Rapid Prototyping Journal. 2002. Vol. 8 (4). P. 248–257. https://doi.org/10.1108/13552540210441166

5. Gerisa A. W., Lenu H. G. Influence of 3D printing process parameters on tensile properties of ULTEM 9085. Procedia Manufacturing. 2019. Vol. 30. P. 331–338. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.02.047

6. Motaparti K. P., Taylor G., Leu M. C., Chandrashekhara K., Castle J., Matlack M. Effects of build parameters on compression properties for ULTEM 9085 parts by fused deposition modeling. Solid Freeform Fabrication 2016: Proceedings of the 26th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference. 2016. P. 964–977.

7. Popescu D., Zapciu A., Amza C., Baciu F., Marinescu R. FDM process parameters influence over the mechanical properties of polymer specimens: A review. Polymer Testing. 2018. Vol. 69. P. 157–166. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.05.020

8. Zaldivar R. J., Witkin D. B., McLouth T., Patel D. N., Schmitt K., Nokes J. P. Influence of Processing and Orientation Print Effects on the Mechanical and Thermal Behavior of 3D-Printed ULTEM® 9085 Material. Additive manufacturing. 2016. Vol. 13. P. 71–80. https://doi.org/10.1016/j.addma.2016.11.007

9. Dizon J. R. C., Espera A. H., Chen Q., Advincula R. C. Mechanical characterization of 3D-printed polymers. Additive Manufacturing. 2018. Vol. 20. P. 44–67. https://doi.org/10.1016/j.addma.2017.12.002

10. Kucewicz M., Baranowski P., Stankiewicza M., Konarzewskia M., Platekb P., Malachowskia J. Modelling and testing of 3D printed cellular structures under quasi-static and dynamic conditions. Thin-Walled Structures. 2019. Vol. 145. 106385. https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106385

11. Li S., Liu Z., Shim V.P.W., Guo Y., Sun Z., Li X., Wang Z. In-plane compression of 3D-printed self-similar hierarchical honeycombs – Static and dynamic analysis. Thin–Walled Structures. 2020. Vol. 157. 106990. https://doi.org/10.1016/j.tws.2020.106990

12. Bhandaria S., Lopez-Anido R. Finite element analysis of thermoplastic polymer extrusion 3D printed material for mechanical property prediction. Additive Manufacturing. 2018. Vol. 22. P. 187–196. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.05.009

13. Деревянко І., Аврамов К., Успенський Б., Саленко О.Ф. Експериментальний аналіз механічних характеристик деталей ракет-носіїв, виготовлених за допомогою FDM адитивних технологій. Технічна механіка. 2021. №1. С. 92–100. https://doi.org/10.15407/itm2021.01.092

Copyright (©) 2022 Деревянко І. І., Успенський Б. В., Аврамов К. В., Саленко О. Ф.

Copyright © 2014-2022 Технічна механіка