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3D打印CFRP-I型层间断裂韧性的断层替换测试法及参数化分析

3D打印技术、CFRP（碳纤维增强复合材料）、层间断裂韧性、断层替换法、智能建造、桥梁工程、参数化分析、I型断裂、ABAQUS仿真

本研究针对3D打印碳纤维增强复合材料（CFRP）在桥梁工程应用中的层间力学性能问题，提出了一种新型的层间预制裂纹制备方法——断层替换法，用于测试I型层间断裂韧性。通过系统分析打印温度（245–285℃）和打印速度（20–60 mm/s）对断裂韧性的影响，研究发现断裂韧性随温度和速度的提高而增大，但存在上界（温度275℃、速度40 mm/s后增幅显著减小）。试验与ABAQUS仿真结果吻合良好（误差<15%），验证了断层替换法的合理性和稳定性。该研究为3D打印CFRP桥梁构件的层间性能评价提供了技术支撑，并指出未来需开展复杂荷载下的跨尺度损伤机理研究及结构优化算法开发，以推动智能建造技术在工程中的深化应用。