[发明专利]一种类岩石材料的快速凝结配比的筛选方法

摘要

本发明提供了一种类岩石材料的快速凝结配比的筛选方法。本发明从丰富打印材料种类和降低成本的角度出发，针对材料在3D打印技术中的应用前景，首先给出了几种主要的材料及其特性分析，并对3D打印技术对打印材料的要求进行了研究，从材料中选择符合3D打印技术要求的材料，例如石膏粉和速凝水泥；在此基础上，结合响应曲面分析法对所选的材料在不同配比下的初凝时间和终凝时间进行比较分析，最终选出最符合要求的打印浓度。

主权项

一种类岩石材料的快速凝结配比的筛选方法，其包括以下步骤：(1)按照3D打印技术对材料的一般要求选择至少两种材料作为待测材料；(2)结合响应面法确定不同的实验配比，即待测材料与水之间的比例，建立响应面分析模型，并按照不同的实验配比将待测材料与水混合得到混合材料，分别进行3D打印实验，得到不同实验配比的混合材料的初凝时间、终凝时间的实测值；运用响应曲面分析的方法进行拟合，得到待测材料在所述混合材料中的浓度与初凝时间、终凝时间的函数关系，进而得到初凝时间、终凝时间的预测值；建立不同实验配比的混合物的初凝时间、终凝时间的实验值与预测值的正态分布图、实验分析方差图、残差与预测图、预测与实际图、预测与运行值图以及待测材料的质量与水的体积之间的等高线图、三维响应曲面图；通过实验分析方差图、拟合二次回归方程、残差图、预测值图、等高线图、三维响应曲面图，优化待测材料的质量以及水的体积的取值，使其响应值在相应的映射范围内并输出最小的响应值；分析所述正态分布图、实验分析方差图、残差与预测图、预测与实际图、预测与运行值图，并通过实验得到初凝时间、终凝时间的实验值，对所述实验值进行响应面分析，得到回归模型，并计算出初凝时间、终凝时间的理论值，并得到初凝时间、终凝时间的预测值与待测材料的质量、水的体积之间的函数关系以及待测材料的质量之间的相互函数关系；(3)根据中心组合设计，结合步骤(2)中得到的结果，利用二次函数的拟合方程对初凝时间、终凝时间进行拟合，根据拟合结果得到待测材料与水的优化配比方案及相应的初凝时间、终凝时间、期望值；(4)根据优化配比方案，选取等质量的待测材料和水再次进行3D打印实验，得到优化配比方案的初凝时间、终凝时间的实验值，并将实验值与所述理论值进行比较，得到相对误差，判断拟合是否合理：若合理，选取其中初凝时间最短，期望最小，终凝时间合理的一组配比，用该比例配置出的混合材料即为类岩石材料3D打印的材料；如果不合理，则重复步骤(3)，直到得到合理的拟合结果。