一座采用混凝土3D打印技术建造的住宅发生局部结构坍塌，暴露出层间过渡区域存在严重缺陷。该事件随即启动了一项结合高精度激光扫描与数值模拟的技术调查。主要目标是确定打印层之间的凝结时间是否过长，从而阻碍了材料层间正确的化学与机械结合。本文详细解析了分析与建模的过程。
使用GOM Inspect与CloudCompare进行分层检测分析 🏗️
第一步是通过激光扫描捕获坍塌后的几何形状，生成密集的点云。利用CloudCompare，将此点云与原始CAD模型进行对比，以识别表面偏差。层间分离区域显示出系统性的间隙，范围在0.8毫米至1.5毫米之间，表明存在融合不足。随后，在GOM Inspect中进行了横截面分析，以测量界面的实际厚度。结果显示，上层之间的粘附力几乎为零，接缝处的孔隙率高达12%，而正确结合时仅为2%。这些数据被导出，作为有限元模型的边界条件。
ABAQUS中的疲劳建模：凝结时间作为关键变量 ⏳
在ABAQUS中，构建了一个层间界面的内聚力模型，并融入了所获得的粗糙度和间隙数据。模拟了三种凝结时间场景：30分钟（正确）、90分钟（临界）和150分钟（失效）。应力-应变模拟显示，在150分钟的情况下，最大粘附应力相比最佳场景降低了67%。图表清晰地显示了界面处的脆性断裂，无明显塑性变形。教训很明确：控制层间时间窗口不仅仅是物流问题，更是决定3D打印结构疲劳寿命和耐久性的最关键参数。
如何精确模拟3D打印混凝土层间界面的粘弹性行为，以预测循环荷载下的疲劳，并避免出现如该住宅局部坍塌中所观察到的粘附失效
(附注：材料的疲劳就像你模拟了10个小时后的感觉一样。)