Please use this identifier to cite or link to this item:
http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/77990
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
---|---|---|
dc.contributor.advisor | Thongchai Fongsamootr | - |
dc.contributor.author | Itthidet Thawon | en_US |
dc.date.accessioned | 2023-06-11T00:52:55Z | - |
dc.date.available | 2023-06-11T00:52:55Z | - |
dc.date.issued | 2023-02 | - |
dc.identifier.uri | http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/77990 | - |
dc.description.abstract | Additive manufacturing (AM) or 3D printing has been continuously developed. The obvious advantage of AM technologies is the ability to adjust the print parameters, which affect the properties of AM parts, costs, and time in the manufacturing process. Most AM technologies use a lattice structure to form the internal part of AM part to reduce material consumption resulting in the weight reduction of the part. The effect of various print parameters on the mechanical properties of parts fabricated by AM technology has been widely studied, especially under a static load. However, the part may be subjected to repeated loads, leading to fatigue failure. This study focuses on investigating the mechanical properties of metal parts produced by an AM technology under static and cyclic loads by performing the tensile and fatigue tests. Specimens were fabricated using Bound Metal Deposition (BMD) technique with 316L and 17-4PH stainless steel with different relative densities to study the effect of relative densities on mechanical properties, manufacturing costs and time. Because the BMD technique uses a lattice structure with a triangular pattern to form the internal part of AM part, this study therefore examines the mechanical properties of the lattice structure under tensile load. Isotropic property of the lattice structure with a triangular pattern is also investigated including other lattice patterns. In addition, this study uses the analytical method from the literature and finite element analysis to validate the results. It is found that the specimens with a higher relative density have higher mechanical properties. However, the relationship between relative density and mechanical properties is a non-linear function. When validating the results with the analytical method from the literature, it is found that the analytical method can be used to predict the mechanical properties correctly only in the low relative density range. In term of efficiency, the specimens with a higher relative density give greater results when considering performance and sustainability parameters. For investigating the degree of anisotropy of lattice structures, the triangular lattice exhibits the isotropy behavior in terms of elastic modulus same as the hexagonal lattice. However, it has a higher modulus and strength. The triangular lattice is therefore a good choice for producing AM parts. The results from this study can be applied to the design of AM parts to be able to ensure they can carry the applied load appropriately. However, the performance of AM specimens in this study was only investigated for in-plane tensile loading. Other implementations, such as compression, bending, and impact loading, may yield different results. Therefore, it is important to investigate and study various loads for comprehensive design purposes. | en_US |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Chiang Mai : Graduate School, Chiang Mai University | en_US |
dc.subject | Metal additive manufacturing | en_US |
dc.subject | 316L stainless steel | en_US |
dc.subject | 17-4PH stainless steel | en_US |
dc.subject | Lattice structure | en_US |
dc.subject | Mechanical properties | en_US |
dc.title | Analysis of mechanical behavior of additively manufactured metallic materials under static and cyclic loading | en_US |
dc.title.alternative | การวิเคราะห์พฤติกรรมทางกลของวัสดุโลหะที่ขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุภายใต้แรงกระทำแบบคงที่และแบบเป็นวัฏจักร | en_US |
dc.type | Thesis | |
thailis.controlvocab.lcsh | Three-dimensional printing | - |
thailis.controlvocab.lcsh | Manufacturing processes | - |
thesis.degree | master | en_US |
thesis.description.thaiAbstract | เทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุหรือการพิมพ์สามมิติได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง จุดเด่นของเทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ คือ สามารถปรับเปลี่ยนตัวแปรที่เกี่ยวข้องในการผลิตได้ ซึ่งจะส่งผลต่อคุณสมบัติของวัสดุ ต้นทุนและเวลาที่ใช้ในการผลิต โดยเทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุส่วนมากนิยมใช้โครงสร้างแบบตาข่ายในการขึ้นรูปส่วนภายในของชิ้นงานเพื่อลดการใช้วัสดุและทำให้ชิ้นงานมีน้ำหนักลดลง มีการศึกษาถึงผลจากตัวแปรการผลิตต่างๆที่ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของวัสดุที่ขึ้นรูปด้วยเทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะการรับแรงแบบคงที่ อย่างไรก็ตามการนำชิ้นงานไปใช้งานจริงชิ้นงานอาจรับภาระแบบซ้ำไปซ้ำมาซึ่งนำไปสู่การเสียหายเนื่องจากความล้า การศึกษานี้มุ่งเน้นศึกษาคุณสมบัติทางกลของวัสดุโลหะที่ขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุภายใต้แรงกระทำแบบคงที่และแบบเป็นวัฏจักรโดยการทดสอบแรงดึงและทดสอบความล้า ขึ้นรูปชิ้นงานทดสอบโดยใช้เทคนิค Bound Metal Deposition (BMD) ด้วยวัสดุสเตนเลส 316L และ 17-4PH ที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ต่างกัน เพื่อศึกษาผลของความหนาแน่นสัมพัทธ์ต่อคุณสมบัติทางกล ต้นทุน และเวลาที่ใช้ในการผลิต เนื่องจากเทคนิค BMD ใช้โครงสร้างตาข่ายรูปแบบสามเหลี่ยมในการขึ้นรูปส่วนภายในชิ้นงาน การศึกษานี้จึงตรวจสอบคุณสมบัติทางกลของโครงสร้างตาข่ายภายใต้แรงดึง และคุณสมบัติไอโซโทรปีของโครงสร้างตาข่ายแบบสามเหลี่ยม รวมถึงโครงสร้างตาข่ายรูปแบบอื่นๆเพื่อเปรียบเทียบความเป็นไอโซโทรปี นอกจากนั้น การศึกษานี้ได้นำสมการจากงานวิจัยอ้างอิงและผลจากการวิเคราะห์ด้วยไฟไนต์อิลิเมนต์มาใช้ในการยืนยันผล ผลจากการทดสอบพบว่า ชิ้นงานที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์สูงกว่าจะมีคุณสมบัติทางกลที่สูงกว่า แต่ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นสัมพัทธ์และคุณสมบัติทางกลเป็นความสัมพันธ์แบบไม่เป็นเชิงเส้น เมื่อตรวจสอบผลด้วยสมการจากงานวิจัยอ้างอิง พบว่าสมการดังกล่าวสามารถใช้ทำนายผลคุณสมบัติทางกลได้ถูกต้องเฉพาะในช่วงความหนาแน่นสัมพัทธ์ต่ำเท่านั้น ในเชิงประสิทธิภาพ ชิ้นงานที่มีความแน่นสัมพัทธ์สูงกว่าจะให้ผลที่ดีกว่าเมื่อพิจารณาประสิทธิภาพและความยั่งยืน นอกจากนี้พบว่าโครงสร้างตาข่ายรูปแบบสามเหลี่ยมจะมีพฤติกรรมโมดูลัสความยืดหยุ่นแบบไอโซโทรปีเช่นเดียวกับโครงสร้างตาข่ายแบบหกเหลี่ยม แต่มีโมดูลัสและความแข็งแรงในการรับแรงดึงที่มากกว่า โครงสร้างตาข่ายแบบสามเหลี่ยมจึงเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับใช้ในการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยเทคโนโลยีแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ ผลจากการศึกษานี้สามารถนำไปใช้ออกแบบชิ้นงานที่ขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุเพื่อนำไปรับภาระได้อย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม การศึกษานี้มุ่งเน้นตรวจสอบการรับภาระเนื่องจากการดึงในแนวแกนเท่านั้น หากชิ้นงานถูกนำไปใช้รับภาระแบบอื่นๆ เช่น แรงกด แรงบิด และแรงกระแทก เป็นต้น ผลที่ได้อาจมีความแตกต่างจากการศึกษานี้ ดังนั้น การรับภาระแบบต่างๆควรได้รับการตรวจสอบและศึกษาเพื่อการออกแบบชิ้นงานได้อย่างเหมาะสมและคลอบคลุม | en_US |
Appears in Collections: | ENG: Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
640631092-ITTHIDET THAWON.pdf | 1.3 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.