3D打印技術(增材制造技術)通過層層疊加的方式構建產品，對于工業制造的發展有著革命性意義。3D打印的過程包括三個步驟：（1）利用計算機設計軟件或通過3D掃描構建三維模型；（2）利用切片軟件將三維模型分割成薄片；（3）是通過3D打印機逐層打印模型。與傳統制造技術相比，3D打印可減少材料浪費、簡化制造過程、縮短制造周期等。近年來，3D打印技術發展迅速，它不僅可以替代部分傳統制造技術，也能賦予材料更先進的功能，在許多行業都有重要應用。

數字化光處理技術(DLP)是一種面成型的光固化打印方式，也是一種廣泛使用的3D打印技術。DLP的技術原理是在光源作用下使液態樹脂發生聚合反應固化成型。掃描完一層后，平臺上升或下降一個切片層厚度，樹脂補充完成后進行下一層的固化，新固化層與上一層緊密結合在一起，如此層層疊加即可完成三維結構的構建。

我們在之前的文章里介紹了復合材料固化變形的相關內容。樹脂固化過程中會出現化學-熱-變形多場之間的相互耦合，固化產生的化學收縮以及熱應變會導致復合材料結構內部產生較大的內應力，并導致結構形狀發生改變。光固化3D打印結構變形與復合材料固化變形本質上是類似的，都是由樹脂的固化收縮和熱應變導致內部產生殘余應力，釋放邊界約束后結構發生回彈變形。與復合材料固化變形相比，光固化需要額外考慮光照對固化速率的影響，一定程度上增加了分析的復雜性。

本文將從固化動力學模型、材料本構以及建模方法三方面展開介紹。

固化動力學模型

光固化過程中，樹脂的固化速率與溫度和光照強度相關。本文采用同時考慮溫度和光照強度影響的自催化固化模型：

式中k為反應速率常數，

固化過程會同時釋放出大量熱量，熱量與固化速率的關系如下

用到的子程序：sdvini(設置初始固化度),usdfld(更新固化度和固化速率)，hetval(內部生熱)

材料本構

我們在之前的文章中介紹了復合材料固化變形的幾種本構，包括線彈性本構、路徑依賴本構以及粘彈性本構。這里我們采用指數形式的本構來描述材料剛度與固化度之間的關系。

另外一個需要考慮的是樹脂固化過程中額體積收縮，體積收縮與固化度的關系采用三線性模型

用到的子程序：umat(材料本構),uexpan(熱應變和化學收縮應變)

建模方法

3D打印時，材料是層層疊加的，因此我們這里需要用到Abaqus中的Model Change功能，對材料進行分層激活（新版本中多了UEPACTIVATIONSETUP子程序，也可以實現與Model Change相同的功能）。由于3D打印層數非常多，直接人工進行建模需要耗費大量時間，我們通過Python腳本對建模過程進行簡化。腳本的建模思路為：按層批量分割實體，批量建立熱力耦合分析步以及按分析步激活實體。

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正向打印

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固化度和溫度變化趨勢