D11型双螺杆高剪切湿法制粒机制粒性能模拟与评价

基于双螺杆高剪切湿法制粒工艺与装备协同集成数字化虚拟样机仿真方法,模拟评价了D11小型双螺杆高剪切湿法制粒机的结构特征与螺杆尺度对制粒性能和关键质量属性的影响,构建了终点制粒关键质量属性-结构特征-螺杆尺度的协同耦合演化规律。研究结果表明:本文的D11小型双螺杆高剪切湿法制粒机能实现750~936μm颗粒的制造,制粒收率最高可达到88.84%。特征粒径d10、d50、d90、制粒收率与螺杆螺距预压缩比、螺杆尺度呈现正关联协同演化规律,而制粒粒径的一致性与螺杆螺距预压缩比、螺杆尺度呈现负关联协同演化规律。将螺杆螺距预压缩比提高至3.67,可使最大制粒粒径增至936μm,粒径跨度降至0.49。提高螺杆螺距预压缩比,可提升D11小型双螺杆高剪切湿法制粒机的制粒性能和终点制粒的一致性,弥补螺杆尺度减小诱发其制粒特性劣化。

微细万向球形机械运动副模内微装配成型控形模拟研究

针对微细万向球形机械运动副的模内微装配成型难以满足制造尺寸公差技术要求的共性技术瓶颈,提出了功能自润滑液膜辅助模内微装配成型实现其高精密微成型与装配的技术,并模拟研究了球面微装配界面制造直径尺寸公差与功能自润滑液膜滑移系数的协同演化规律。结果表明,微装配界面直径尺寸公差与滑移系数呈现正关联关系,并与其近表面区的耦合温度、连续相变演化区厚度、热流固耦合压力、弹性正应力和黏性拖曳剪切应力呈现正关联关系。当滑移系数由1×10^(9)降至1×10^(3)时,其直径尺寸公差由211μm降至19μm,制造精度提高91%,且其最高耦合温度降幅为4.7%,连续相变区最大厚度降幅为23.8%,而其热流固耦合压力、弹性正应力和黏性拖曳剪切应力降幅分别为73%、72.8%和56.3%,这是其实现微细万向球形机械运动副精密微装配的机理。

山东三山岛金矿床流体包裹体特征及其地质意义

三山岛金矿床位于莱州市三山岛—仓上断裂带内,矿石主要为蚀变岩和含金石英脉2种类型。随着胶东金矿床研究的深入和三山岛金矿资源的不断减少,对三山岛金矿床的成矿作用及深部开发前景问题研究具有更重要的意义。针对上述问题,对三山岛金矿床2种类型矿石的成矿流体特征进行对比研究,认为代表成矿早—中期的蚀变岩型矿石形成于中温(均一温度为325～240℃)、低盐度(2.07%～6.88%)、低密度(0.720～0.868g/cm3)、酸碱性不均匀(pH=3.27～10.43)、以氟化物和氯化物为成矿物质载体的还原性流体;代表成矿中—晚期的含金石英脉型矿石形成于中—低温(均一温度为306～160℃)、低盐度(1.05%～9.73%)、低密度(0.739～0.962g/cm3)、碱性(pH=9.25～9.85)、以氯化物和硫化物为成矿物质载体的还原性流体。成矿流体性质的转变反映了成矿流体处于由比较封闭到比较开放的构造环境的转变期,且成矿流体早期以原生岩浆水为主,后期有变质水、大气降水以及海水的参与作用。三山岛金矿成矿深度为2.5～5km,根据目前的开采深度推算其深部还有一定的资源量可供开发。

共注成型芯壳层熔体粘度对芯壳层界面和移动前沿形貌的影响

建立了共注成型充模流动的有限元模型,并利用Matlab与VisualC++6.0混合编程技术开发了模拟软件,利用该软件对芯壳层熔体的粘度与芯壳层界面和移动前沿形貌之间的关系进行了数值模拟,并提出了确定关键成型工艺参数的指导原则。模拟研究结果与一些文献的实验结果相吻合。

顺序共注成型的实验研究

研究了顺序共注成型中几个主要工艺参数———流变性能、壳层预填充量、延迟时间对成型的影响 ,分析造成熔体前沿突破的原因 。

聚合物流变性能对共注射成型的影响

在共注射成型多相分层流动充模成型机理的基础上 ,揭示了芯壳层熔体粘度对共注射成型的分层界面形貌和芯层熔体前沿突破的影响 ,并模拟了芯壳层熔体粘度比对共注射成型的影响 ,建立了芯壳层熔体粘度比与分层界面和前沿移动界面形貌的关系。

共注成型层厚分布影响因素分析

综合分析了聚合物熔体流变性能和过程参数对共注成型层厚分布的影响规律和影响机理 ,着重定性讨论了共注成型的多相分层流动的粘性包围 (viscousescapulation)现象与界面不稳定性相互作用对层厚分布的影响 ,并提出基于三维粘弹性流动的机理模型是精确预测其相互作用机理的唯一途径。

共注成形充模流动的理论模型和模拟

在共注成形多相分层流动充模成形的机理研究基础上,通过采用通用的Hele-Shaw模型和流体体积技术,推导出用于描述共注成形多相分层流动充模过程的理论模型,并提出了一种稳定有效的求解理论模型的数值方法,还模拟了材料流变性能参数和过程参数对共注成形的影响,建立了这些参数与层间界面和前沿移动界面形貌的关系。模拟研究结果与一些文献的试验结果有较好的吻合。

聚合物全三维非稳态非等温多相分层流动成型过程的理论模型和数值模拟

基于聚合物多组分成型技术的工程背景,建立了全三维非稳态非等温多相分层充模流动的理论模型。在综合分析了该理论模型产生数值解的不稳定及发散的主要原因基础上,提出了求解理论模型的稳定快速收敛的数值算法。采用罚函数法,以及速度场分析、温度场分析和流体体积分数分析相分离等方法来降低对计算机的CPU和存储能力的需求,而通过SUPG法、罚函数法和P1+/P1三维单元实现有限元数值分析的稳定性。并基于罚函数法和SUPG法,推导出求解N-S方程、能量方程和全三维多相分层流动成型移动前沿界面和分层界面追踪方程的有限元数值模型,并探讨了全三维非稳态非等温多相分层流动移动前沿界面和分层界面重构技术。最后揭示了粘性包围和界面不稳定的产生机理。

共注成型充模流动数值模拟研究

在共注成型多相分层流动充模成型的机理研究基础上 ,通过采用通用的Hele -Shaw模型和流体体积技术 ,推导出用于描述共注成型多相分层流动充模过程的理论模型 ,并提出了一种稳定有效的求解理论模型的数值方法。该数值方法通过使用不连续Galerkin法、上风 (upwine)法等稳定性技术来解决数值解的不稳定性问题和数值发散问题。实例数值模拟结果与实验结果基本吻合。

剪切变稀效应对微型机械模内组装成型流固耦合变形的影响

系统研究了聚合物微型机械模内组装成型熔体的剪切变稀效应对一次成型固体微型零件的流固耦合作用效应和流固耦合变形的影响规律,并揭示了其机理。研究结果表明,二次成型熔体剪切变稀效应减小会使其熔体的充填流动与一次成型固体微型轴的流固耦合作用效应增强,并使其整体温度场趋于不均匀,从而导致一次成型固体微型零件流固耦合弯曲变形和热变形增加,减小二次成型熔体剪切变稀效应可提高聚合物微型机械模内组装成型加工精度与组装配合精度。

聚合物水辅共注成型过程数值模拟研究

提出了一种新型水辅共注成型工艺,并针对其成型过程的特点,采用体积加权平均的指导思想,建立了描述水辅共注成型充模流动过程的全三维、纯黏性、瞬态、非等温理论模型,并基于这一理论模型,通过有限元数值模拟,开展了水辅共注成型过程的数值模拟研究,并研究了熔体注射温度对水辅共注成型过程的影响规律,结果表明:注水温度对芯层的穿透深度和宽度基本没有影响,而水的穿透深度随着注水温度增加而增加,还基于流变学理论,揭示了其影响机理。

过程参数对微型机械模内组装成型流固耦合变形影响

聚合物模内组装成型,是解决聚合物微型机械成型加工技术难题的先进成型技术,其成型的微型零件的制造精度和零件组装配合精度,主要受控于二次成型熔体充填流动与固体微型零件之间的流固耦合作用。该文通过有限元数值模拟技术,研究聚合物微型机械模内组装二次成型过程参数,对一次成型固体微型零件的流固耦合作用效应和流固耦合变形的影响规律。研究结果表明,增加二次成型熔体注射速度,可使二次成型熔体的充填流动与一次成型固体微型轴表面间的流固耦合作用效应增强,并使一次成型微型零件整体温度场趋于均匀,从而导致一次成型固体微型零件流固耦合弯曲应力和弯曲变形增加,热应力和热变形减小;降低二次成型熔体注射速度,可提高聚合物微型机械模内组装成型的成型加工精度及组装配合的精度。

三维粘弹性异型材气辅挤出成型过程的数值模拟研究

在挤出成型中,聚合物粘弹特性与过程参数波动的耦合作用会产生波动的离模膨胀,使得生产尺寸精确且形状复杂的聚合物异型材在工程上仍是一项技术挑战。文章提出了一种高效节能,且能消除离模膨胀,实现异型材尺寸精确自动控制的新型聚合物异型材气辅挤出成型工艺,并基于建立的描述其成型过程的三维等温粘弹性理论模型和稳态有限元数值算法,通过有限元数值模拟,系统研究了聚合物异型材气辅口模挤出成型过程的机理。通过与传统异型材挤出成型对比分析,揭示了聚合物异型材气辅口模挤出成型工艺消除离模膨胀和翘曲变形的机理。研究结果表明,异型材气辅挤出成型离模膨胀率,随进口流量的增加而不变,这为实现挤出的高速化生产的实现提供了技术前提条件。此外,随着松弛时间的增大,口模出口附近气辅段的第一法向应力差增加,从而导致离模膨胀和两侧壁向内的翘曲变形均增大。

基于黏弹性热流固耦合作用的模内微装配成型过程数值模拟

模内微装配成型技术有望成为高效低成本产业化聚合物微小机械系统制造技术,而如何准确预测和精确控制热流固耦合变形仍是其工业化的技术瓶颈。为此研究建立了考虑二次黏弹性熔体充填流动边界约束作用的模内微装配成型黏弹性热流固耦合变形的理论预测模型,研究表明热流固耦合变形受控于微装配面所承受的热流固耦合压力、黏弹性支撑正应力、黏性摩擦拖曳剪切应力和微型轴的抗变形刚度,且随成型熔体注射速度提高而减小,而微型轴近表面局部跨越393 K区域的PMMA刚度急剧下降是导致微型轴热流固耦合变形随熔体注射速度增加而减小的主控因素。

熔体注射温度对聚合物水辅共注成型过程的影响

水辅共注成型制品质量主要受控于水与芯层熔体的穿透过程,为此研究成型过程参数对水辅共注成型过程的影响规律就显得尤为重要。通过建立的全三维非稳态非等温水辅共注成型过程有限元数值模拟算法与技术,系统研究了芯层熔体注射温度对水辅共注成型水与芯层熔体的穿透过程的影响规律,并揭示了其机理。研究结果表明,芯层熔体和水的穿透深度均随着芯层熔体注射温度增加而增大,且芯层熔体和水的穿透深度与芯层熔体注射温度显线性递增关系,提高芯层熔体注射温度有利于细长塑料制品的水辅共注成型。

基于Isight硫化罐卡箍的结构优化设计

应用CAE软件Proe、Ansys和协同优化设计软件Isight,构建了基于Isight的协同优化设计平台,利用这一平台并基于分析设计的思想,完成了对硫化罐卡箍的结构优化设计。研究表明:在不增加硫化罐卡箍质量的前提下,通过改进其结构参数可以显著改善卡箍的受力状况,最大当量应力可由213.05 MPa降至148.349 MPa,降幅达30.37%,从而为硫化罐卡箍的轻量化设计提供了依据。

由喷管临界压力比确定安全阀临界压力比的计算公式

在安全阀临界压力比分析研究的基础上 ,提出了一种确定安全阀临界压力比的计算公式 安全阀临界压力比主要受喷管临界压力比和阀瓣流阻系数的影响 ,由喷管临界压力比可确定安全阀临界压力比 由于阀瓣流阻系数过大 。

工艺参数对气辅共注成型过程影响的实验研究

对先进的气辅共注成型工艺进行了系统的实验研究,研究了熔体注射温度、气体压力这两种工艺参数对气辅共注成型气体和芯层熔体穿透形貌的影响规律,并基于聚合物流变学和流体动力学揭示了这些工艺参数对成型过程的影响机理。结果表明,随着芯层熔体温度升高,芯层熔体的黏度会减小,流动阻力减小,使得气腔的穿透深度减小,而穿透宽度和穿透厚度则增大,但芯层熔体的穿透长度变化不明显；随着注气压力增大,气体的穿透深度、穿透宽度和穿透厚度均增大。

基于流固耦合作用的罐式集装箱强度分析

应用FLUENT软件对罐车在刹车过程中罐内液体的晃动情况进行模拟,并基于最大水击压力工况,运用有限元分析软件ANSYS对罐车进行应力分析。研究表明:按实际刹车制动过程液体晃动水击内壁压力计算的液化气体罐式集装箱的罐体最大应力要比按JBT 4781—2005标准计算的最大应力值增加38.6%。而且按照JBT4781—2005液化气体罐式集装箱规定计算得出的罐体各部分应力均低于许用值;但是在实际液体晃动产生的水击压力作用下,在支撑圈与封头连接处的应力大于许用值,不能满足强度要求。