机械工程学报

作者：陈意伟, 单忠德, 范聪泽, 宋亚星, 宋文哲

单位：1. 南京航空航天大学机电学院 南京 210016;2. 国家先进印染技术创新中心 泰安 271000;3. 南京航空航天大学材料科学与技术学院 南京 210016

关键词：连续纤维,增材制造,激光预热,层间强化,生死单元；

基金：国家自然科学基金(52205383)、江苏省自然科学基金(BK20210314,BK20220895)、中国博士后基金(2021M691518)、中国机械科学研究总院集团有限公司专项基金(312102Q9)和材料成形与模具国家重点实验室课题(P2022-003)资助项目。

连续纤维复合材料增材制造具有成形自由度高、材料利用率高、模具依赖度低等优点，能够实现复合材料的快速低成本一体化制造，满足航空航天等领域复材构件短周期高性能的成形需求。但基于层层堆积成形原理的连续纤维复合材料制件层间性能较差，在长期使役过程中极易出现分层失效，严重限制其广泛应用。本研究提出了基于激光原位预热的连续纤维增材制造成形方法，通过建立基于“生死单元”技术的有限元仿真模型，揭示了激光预热对增材制造成形温度分布及其演变规律，并通过实验验证了其对改善成形制件层间性能的有效性，最终获得了激光预热的层间强化机理。结果表明，激光预热能够快速加热样件表面温度，促进层间树脂的熔合粘接，并进一步促进成形丝材的重熔浸渍，相较于未经预热样件，激光预热后层间剪切强度最大提升115%。

来源：2024年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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