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3D打印粘土试件

更新时间: 2024-12-11 16:33:04  查看次数: 100    
在科技的奇妙世界里,3D 打印技术正不断拓展着我们的想象边界,而 3D 打印粘土试件作为其中的一个独特研究对象,有着诸多值得深入探究的特性。3D 打印粘土试件具有复杂多变的强度和变形特性。在数值分析和工程实践中,3D 打印粘土砖的变形特性以及抗压强度是比较重要的设计依据。所以,开展针对 3D 打印粘土试件变形特性以及抗压强度等力学特性的研究具有一定的意义。在前面的研究中,通过万能试验机获得了 3D 打印粘土试件的单轴抗压试验的应力应变值。应力 - 应变关系曲线能够综合全面地反映 3D 打印粘土试件的变形特点和力学性能指标,例如弹性模量、弹性极限、峰值强度,峰值应变以及残余强度等。
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第一阶段:压密阶段。在 3D 打印粘土试件承受轴向荷载的初始阶段,随着外部荷载的增大,3D 打印粘土试件的应变增长幅度比应力更大,应力 - 应变曲线呈 J 型上凹,曲线斜率逐渐增大。在这一阶段,由于试样内部本身存在着微缺陷和微裂纹,在受到轴向荷载作用后,3D 打印粘土试件内部的微裂纹以及孔隙逐渐闭合,粘土试件具有发生应变硬化的趋势。

第二阶段:弹性变形阶段。随着轴向荷载的持续施加,3D 打印粘土试件的体积逐渐缩小,试件主要发生的是弹性变形,而塑性变形量较小。所以,可认为其进入了弹性变形的状态。这是应力增长的主要阶段,应力应变成比例提升,曲线近似成直线,弹性模量基本保持不变。3D 打印粘土试件出现硬化现象,试样内部裂隙和孔隙逐渐闭合,孔隙度减小,试样的强度增大,如果此时卸去竖向荷载,试样将恢复原状。

第三阶段:塑性屈服阶段。在塑性屈服阶段应力与应变不成比例增长,随着轴向荷载的不断增加,曲线的提升速度开始变得缓慢。此时,应力逐步逼近峰值应力点,曲线的斜率变小,而应变则随着应力的增长而显著增加。此时,3D 打印粘土试件的弹性减弱,塑性加强,试样的体积不再减小,而试件内部的初始缺陷开始发育和扩展,并在试件表面出现若干条逐渐延伸和拓宽的竖向裂缝。

第四阶段:软化阶段。3D 打印粘土试件的应力值逐渐减小,在应变增量不是很大的情况下,应力迅速衰减,试件的变形主要是塑性变形,当应力衰减到一定的数值后,随着试件的应变持续增长,应力则趋近于稳定,此时的应力值为残余强度值。