这篇文章的题目为《加法制造钢筋在小规模钢筋混凝土建模中的拉伸与粘结行为》（Additively Manufactured Steel Reinforcement for Small-Scale Reinforced Concrete Modeling: Tensile and Bond Behavior），发表于《Materials & Design》期刊，出版时间为2024年4月10日。文章的主要作者为Medhat Elmorsy、Rafal Wrobel、Christian Leinenbach和Michalis F. Vassiliou，分别来自瑞士苏黎世联邦理工大学结构工程研究所、曼索拉大学、瑞士材料科学与技术实验室（EMPA）和洛桑联邦理工大学（EPFL）的光子材料与表征实验室。

学术背景

本研究属于地震工程和结构工程领域，主要探讨了如何利用3D打印技术制造小尺度钢筋混凝土模型中的钢筋，并研究了这些3D打印钢筋的力学性能，特别是它们的拉伸和粘结行为。随着3D打印技术的发展，尤其是在金属打印领域，如何在小尺度模型中复制传统混凝土中的钢筋性能成为了一个亟待解决的问题。小规模钢筋混凝土模型常用于离心机实验，这类模型有助于模拟地震等外部载荷对结构的影响。然而，在这些小规模模型中手工制造钢筋笼几乎是不可行的，因此，本研究提出使用3D打印技术制造小尺度钢筋，并对其力学性能进行详细研究。

该研究的目标是： 1. 探讨3D打印技术在小尺度钢筋混凝土模型中应用的可行性； 2. 评估3D打印钢筋的力学性能，尤其是拉伸和粘结性能； 3. 为地震工程中的小规模模型提供更为精确的测试数据，尤其是在钢筋与混凝土的粘结行为方面。

研究流程

本研究的实验分为多个步骤，涵盖了3D打印钢筋的制造、力学性能的测试以及混凝土模型的选择和测试等多个环节。

1. 钢筋的制造与拉伸性能测试

首先，研究人员通过优化3D打印的工艺参数制造了不同直径（0.4mm和0.8mm）的钢筋，并对其进行拉伸测试。3D打印的钢筋采用了激光粉末床熔融（L-PBF）技术，这是一种常用于金属3D打印的技术。通过调整激光功率、扫描速度和层厚等打印参数，研究人员制造出了不同质量的钢筋，并测试了它们的拉伸性能。

为了确保打印过程中的钢筋强度和延展性符合实际应用，研究人员采用了不同的扫描策略和热处理方法。例如，首次打印的钢筋由于表面存在较大孔隙，导致力学性能较差，因此在后续实验中对打印参数进行了优化，并加入了热处理过程，显著改善了钢筋的密度和力学性能。

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