熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)是3D打印技术领域发展十分迅速的一种快速成型技术,具备不采用激光成型制造系统、成本低、应用材料广泛及个性化定制等优点,被广泛应用于模具设计制造、新产品研发和医疗等方面。熔融沉积成型是将丝材通过喷头加热熔融挤出、层层累积的过程,导致相邻丝材之间粘结力较弱,FDM制品的综合强度相比其它成型技术较低,使得FDM技术的应用受到一定程度的限制。因此,合理预测丝材之间的粘结强度,对于FDM制品承载服役性能的预测具有重要意义。本文阐述了FDM过程中丝材的粘结机理,选择ABS和PA两种材料为研究对象,基于聚合物分子扩散理论和流变特性,结合实验和传热分析,建立了FDM制品层间粘结力学性能的预测模型。计算预测值与实验值的均方根误差,结果显示预测值和实验值较接近,表明模型能够较好地预测FDM部件的层间粘结强度,并推导出模量的预测模型,其预测结果与实验结果吻合度较好。基于对FDM制品层间粘结强度及模量的预测研究,本文进一步将模型扩展到层间剪切方向的性能预测。通过设计剪切实验及相关夹具,合理推导并建立了FDM制品层间剪切强度及模量的预测模型。通过进一步实验与模型预测对比,验证推广模型的有效性,为FDM制品在复杂载荷条件失效分析提供进一步的理论支撑。同时,本文结合实验和数值模拟,对层间粘结强度及模量的预测模型进行实际应用。首先设计了三点弯曲实验,借助ABAQUS有限元软件,将模型预测的强度和模量作为失效准则,模拟三点弯曲的失效过程。模拟结果显示与实验结果吻合较好,验证了模型的合理性。此外,本文选择挂钩和支架为研究对象,结合实验和数值模拟,对结构的承载性能进行分析,数值模拟结果显示与实验吻合较好,说明该预测模型可作为FDM制品承载性能预测的有效模型,从而验证了模型的可应用性。