[发明专利]一种确定直写打印中墨水的体积模量的方法

权利要求书

1.一种确定直写打印中墨水的体积模量的方法，其特征在于，步骤如下：

S1、基于直写打印机的结构和墨水挤出过程，分别构建墨水在针管中的流动模型和墨水在喷嘴中的流动模型；

针管中的流动模型表示为：

式中，V₀为针管内墨水的初始体积，A_p为针管的内截面积，v_p为活塞的向下移动速度，t为挤出时间，dp为针管内墨水的压力变化，Q为墨水挤出针管的流量，B为墨水的体积模量，dt为时间变化；

墨水在喷嘴中的流动模型表示为：

式中，τ_w为墨水在喷嘴壁面上的剪切应力，D_n为喷嘴的内径，L_n为喷嘴的长度，p为针管内墨水的压力，ρ为墨水的密度，g为重力加速度9.8m/s²，u为墨水在喷嘴内的平均流速；S2、基于步骤S1构建的墨水在针管中的流动模型和墨水在喷嘴中的流动模型，得到墨水的体积模量计算公式为：

式中，L_s为墨水在针管里的初始填充长度，v_p为活塞的向下移动速度，t_c为迟滞时间，D_n为喷嘴的内径，L_n为喷嘴的长度，τ₀为墨水的屈服应力，ρ为墨水的密度，g为重力加速度为9.8m/s²；

S3、通过密度试验获取墨水的密度；

S4、通过剪切应力斜坡试验获取墨水的屈服应力；

S5、通过挤出试验获取墨水的迟滞时间；

S6、将经过步骤S3～S5获得的结果代入至步骤S2的墨水的体积模量计算公式中，计算得到墨水的体积模量。

2.根据权利要求1所述的确定直写打印中墨水的体积模量的方法，其特征在于，在步骤S3中，墨水的密度的获得方法为：取适量墨水装入体积V的比重瓶中，测量比重瓶装入墨水后的重量变化为m，计算得到墨水的密度：ρ＝m/V。

3.根据权利要求1所述的确定直写打印中墨水的体积模量的方法，其特征在于，在步骤S4中，墨水的屈服应力的获得方法为：使用流变仪对墨水进行剪切应力斜坡试验，在试验中选用旋转圆板间距为1mm，圆板直径为25mm的平板-平板结构放置墨水；通过控制剪切应力从0.01Pa到100Pa来测量得到粘度-剪切应力数据，采样点设置为每十倍程有5个采样点，试验温度为室温；以剪切应力为横坐标，粘度为纵坐标作粘度-剪切应力数据的曲线图，在粘度-剪切应力数据的曲线图中，分别作粘度平缓区和粘度下降区的切线，两条切线交点的横坐标为墨水的屈服应力τ₀。

4.根据权利要求1所述的确定直写打印中墨水的体积模量的方法，其特征在于，在步骤S5中，墨水的迟滞时间的获得方法为：将墨水填充满针管和喷嘴放入直写打印机中，将高速摄像机正对直写打印机的挤出部分，利用高速摄像机记录挤出过程，对挤出过程录像进行处理，得到活塞开始运动时刻和墨水开始被挤出时刻，通过计算墨水开始被挤出时刻与活塞开始运动时刻的差值即可得到迟滞时间t_c。