Режими на разрушаване при остри вътрешни ъгли

Теория

Коефициентът на концентрация на напрежение Kt при остър вътрешен ъгъл следва Kt ≈ 1 + 2√(t/r), където t е дебелината на сечението и r е радиусът на ъгъла. Когато r → 0, Kt → ∞. При FDM слоевите линии завършват в острите ъгли: съседните периметри се срещат в точка, а не в непрекъсната крива, оставяйки микропора. Тази микропора е предпочитаното място за инициране на пукнатини. SLA и SLS частите имат по-изотропна структура, но геометричният Kt остава един и същ независимо от процеса.

Приложение

Винаги третирай острите вътрешни ъгли като критични по отношение на разрушаване. Използвай формулата r ≥ 0.5t като минимално заобляне за некритични по напрежение части и r ≥ t за носещи елементи. При многократно натоварване (умора на материала) напрежението в остър FDM ъгъл може да надвиши якостта на сцепление между слоевете с 3–10×: дори при правилна дебелина на стената. При SLS найлон (PA12) по-голямата пластичност позволява известно преразпределяне на напреженията, но ъгловите пукнатини все пак се инициират там.

Чести грешки

Анализът по крайни елементи (МКЕ) на 3D-принтирани части трябва да моделира радиуса на ъгъла изрично: симулиране с r=0 дава безсмислено безкрайно напрежение. Тестовите образци трябва да включват точната ъглова геометрия на производствената част. Разрушаването на SLA части в остри ъгли е често внезапно и крехко: добавяй минимум 0.5 mm заобляне дори на неструктурни вътрешни ъгли. Боядисване или галваничните покрития могат да скрият пукнатина докато се разпространи напълно.

Свързани термини: Заобляния срещу остри вътрешни ъгли, Минимална дебелина на стена, Надвес / Самоносещ ъгъл