ВПЛИВ КОНСТРУКТИВНИХ ЧИННИКІВ НА МІЦНІСТЬ ЗГИНАЛЬНИХ 3D-ДРУКОВАНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2707-3068-2025-29-55-59Ключові слова:
полімери, 3D друк, ABS-пластик, міцність, згин, короткочасне навантаження, руйнуванняАнотація
До основних методів механічних випробувань композиційних матеріалів належать: визначення міцності матеріалу при розтягу, згині, крученні, ударних навантаженнях, стиску та ін. В даній статті представлено методику проведення та результати експериментальних досліджень щодо визначення міцності при згині конструкційних елементів з пластику ABS, виготовлених за допомогою 3D друку. В якості конструктивних чинників, що прогнозовано мають вплив на вихідний параметр, обрано форму поперечного перерізу дослідних зразків-балок та відсоток заповнення їхньої внутрішньої порожнини зазначеним полімерним матеріалом. Розроблено 2 серії дослідних зразків, що відрізняються за формою поперечного перерізу (1 серія – прямокутний переріз, 2 серія – тавровий переріз), встановлено відповідні розміри та схему випробування згідно вимог нормативних документів. Означено варіювання відсотка заповнення внутрішньої порожнини дослідних елементів полімерним матеріалом, а саме 10%, 50% та 100%. Описано алгоритм виконання випробувань за дії статичного короткочасного навантаження. Наведені прогнозовані схеми й критерії руйнування зразків, а також умови припинення виконання випробувань. В ході аналізу отриманих результатів встановлено, що кращі міцнісні характеристики показав тавровий переріз. Також було проаналізовано вплив відсотка заповнення перерізу пластиком на міцність дослідних зразків. Відсоток заповнення внутрішньої порожнини зразка корелює з формою перерізу зразка, що є більш значущим конструктивним фактором серед запропонованих. Серед перспектив подальших досліджень – аналіз і порівняння отриманих результатів, а також виготовлення і випробування 3 серій зразків під дією повторюваних навантажень різного рівня.
Посилання
[1] O.O. Mikosianchyk, V.A. Lytvynenko, O.Yu. Zhosan, Ye.V. Pedan, “Otsinka yakosti vyrobiv z kompozytsiinykh materialiv za kharakterystykamy mitsnosti”, Problemy tertia ta znoshuvannia, No. 4(97), pp. 36-43, 2022.
[2] Kulik T.I., “Effect of orientational strengthening of polymeric material on mechanical properties of products”, Visnyk derzhavnoho universytetu “Zhytomyrska Politekhnika», No. 1(79), pp. 18-22, 2017.
[3] W. Woigk, S.R. Hallett, M.I. Jones, M. Kuhtz, A. Hornig, M. Gude, “Experimental investigation of the effect of defects in automated fibre placement produced composite laminates”, Composite Structures, vol. 201, pp. 1004-1017, 2018.
[4] O. Mikosianchyk, Ye. Pedan, R. Mnatsakanov, A. Khimko, “Analiz modelei ta metodiv otsinky mitsnistnykh kharakterystyk polimernykh kompozytsiinykh materialiv. Problemy tertia ta znoshuvannia, No. 3(100), pp. 15-29, 2023.
[5] C. Furtado, L. Pereira, R. Tavares, M. Salgado, F. Otero, G. Catalanotti, et al., “A methodology to generate design allowables of composite laminates using machine learning”, International Journal of Solids and Structures, vol. 233, pp. 95-111, 2021.
[6] S.L. Lemanski, J. Wang, M.P.F. Sutcliffe, K.D. Potter, M.R. Wisnom, “Modelling failure of composite specimens with defects under compression loading”, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 48, pp. 26-36, 2013.
[7] S. Li, M.D. Thouless, A.M. Waas et al, “Use of a cohesive-zone model to analyze the fracture of a fiber-reinforced polymer-matrix composite”, Composites Science and Technology, vol. 65, pp. 537-549, 2005.
[8] M.S. Shydlovskyi, A.Ie. Babenko, O.A. Boronko, O.P. Zakhovaiko, S.I. Trubachev, Novi materialy: chastyna 2. Eksperymentalni metody doslidzhen mekhanichnykh vlastyvostei konstruktsiinykh polimeriv ta plastmas: navchalnyi posibnyk dlia studentiv spetsialnosti «Prykladna mekhanika» spetsializatsii «Dynamika i mitsnist mashyn». K.: KPI im. Ihoria Sikorskoho, 2017. 265 s.
[9] HOST 4648-71. Plastmasy. Metod vyprobuvannia na statychnyi zghyn. M.: Vydavnytstvo standartiv, 1992. IV, 12 s.
[10] Somina Yu.A., Gorobets O.A. “Method of testing plastic products manufactured using 3D printing for strength in bending”, Modern Structures of Metal and Wood, vol. 28, pp. 30-35, 2024.
[11] HOST 12423-2013. Plastmasy. Umovy kondytsionuvannia ta vyprobuvannia zrazkiv. M.: Vydavnytstvo standartiv, 2015. VIII, 12 s.




