不可展曲面功能结构激光刻蚀实验研究

功能性结构在航空航天和卫星通信领域应用十分广泛,对大曲率不可展曲面电磁功能结构的加工是一项十分重大的课题。提出将激光控制软件与导轨运动控制软件进行集成开发,结合分区加工的方法,实现球形不可展曲面电磁功能结构的激光刻蚀。通过将直径100 mm的304不锈钢半球面划分为2个区域,在2个区域内分别采用3D投影和旋转加工2种不同加工方式,更好地保证了单元结构的加工质量。3D投影应用于切平面夹角β<45°的区域,可以一次性形成激光加工轨迹,省略了分层加工的多次运动,极大地提高了单元加工效率,保证了加工精度。在β>45°区域内采用样件旋转方式,同步调整激光束与球面待加工单元位置,以保证激光束与球面待加工单元法向相重合,减小激光入射角,有效地提高了加工单元的精度。分别利用去除率和样点均方根差评估加工质量,实验结果表明:去除率约为1.00~1.03,样点均方根差约为10~35μm,整体加工效果显著。

轴对称C/C复合材料件等温CVI过程的数值模拟研究

根据轴对称 C/C复合材料的结构特征及 CVI工艺的特点 ,建立了几何结构模型和动力学模型 ,并利用该模型对其 CVI过程进行了模拟与分析。

C/C复合材料热梯度CVI工艺的数值模拟研究

TCVI(热梯度 CVI)工艺是一种很有潜力的 C/C复合材料制备工艺 ,它可以在较短的时间内制备出密度均匀性较高的 C/C复合材料制件。本文根据传热、传质理论及 C/C复合材料预制体的结构特点建立了 TCVI过程的动力学模型和几何模型 ,在该模型的基础上利用数值模拟技术对该工艺进行了模拟和分析。模拟结果为 TCVI工艺的开发和应用提供了理论依据。

注射成型过程中复合材料在型腔内流动行为的可视化实验

利用可视化手段对不同纤维含量热塑性复合材料不同型腔厚度的充填过程进行了动态观察,实验结果表明,尺寸及材料特性对薄壁塑件的熔体流动行为有较大影响,随着壁厚的减薄,复合材料在低速注射条件下熔体充填型腔的速度在后期有突然增大的现象,在高速注射条件下,熔体充填速度会迅速下降,而纤维含量较高的复合材料由于剪切热的作用充填速度下降较小。该研究为薄壁热塑性复合材料注塑成形技术的深入研究提供了参考。

尺寸效应对多型腔注射成型过程影响的可视化实验

利用可视化注塑模具和高速摄像机对注塑成型过程中熔体在型腔内的充填不平衡现象进行了动态观察,探讨了尺寸效应对熔体充填型腔速率及充填平衡性的影响。实验结果表明,熔体的充填平衡性与型腔的厚度有关,根据实验结果可以较好地描述熔体注射成型过程中充填不平衡现象的产生规律,为薄壁及微细尺寸下的精密注射成型技术的发展提供实验依据。

碳基及陶瓷基复合材料CVI工艺数值模拟的相关数学模型

概要阐述了ＣＶＩ数值模拟的基本原理及几种相关的数学模型，提出了２Ｄ碳／碳复合材料的孔隙结构模型，并验证了该模型的可行性。

超声外场对聚合物注塑充型流动速度场分布影响的物理可视化表征与分析

以物理可视化技术为基础,开发一种用于观测超声外场作用下注射成型过程的新型可视化试验分析平台,分析超声振动对聚丙烯（Polyethylene,PP）注射成型流动过程速度场分布的影响,并结合示踪粒子标记法和Kringring插值提出一种充型流动速度场的表征分析方法,研究结果表明,注射成型过程中PP熔体速度分布呈中间高,两边低,近浇口高,远浇口低的变化趋势;施加超声振动后,PP熔体流动速度显著提高,沿流动方向,熔体流动速度变化梯度减小;超声振动有助于降低熔体黏度,但黏度的降低不利于剪切热的生成,因此并非超声功率越大,对内部熔体速度的提升越大。同时,超声功率的提升还会导致聚合物材料性能的改变,影响制件的最终质量。对于本研究条件下的PP材料而言,超声功率在200~400 W时,对成型效果的改善比较明显。

2D碳/碳复合材料CVI过程的数值模拟研究

本文根据２Ｄ碳／碳复合材料的结构特征及ＣＶＩ工艺的特点建立了孔隙模型和动力学模型， 并利用该模型对其ＣＶＩ过程进行了模拟与分析。模拟结果与实验结果的对比表明该数学模型是合理的。

注射成型过程熔体前沿充填不平衡现象的试验研究

注射成型的充填平衡性问题是影响塑料制品成型精度的主要因素之一。注射成型过程中,塑料熔体充填型腔时流动前沿会产生左右偏移的现象,从而导致充填的不平衡。为研究这种充填不平衡现象的机理,设计出一套装有红外线纤维传感器的移动式温度测量系统,采用该系统及可视化手段对一模两腔注塑成型过程熔体流动前沿在型腔内的偏移现象进行观察和分析。试验结果表明,不同注射速率下流动前沿的偏移现象及偏移程度也不同,流动前沿的偏移与熔体在流道内的流动行为以及温度场的变化有关。根据试验结果及剪切热理论所建立的流道内熔体流动行为模型可以较好地描述熔体前沿充填不平衡现象的生成机理。流道内熔体流动的示踪试验表明该模型与实际情况相吻合。

大型浇注型聚氨酯弹性体制品收缩率的研究

为了更准确的选择大型浇注型聚氨酯弹性体产品的收缩率,系统地研究了工艺条件、环境因素和制品结构等对收缩率的影响,并测出了收缩率随时间的变化曲线。分析了其原因。结果表明制品结构对收缩率影响最大,工艺条件对收缩率的变化也有较大影响,而环境条件的波动则是收缩率后期波动的原因。

遗传算法在C/C复合材料等温CVI工艺参数优化中的应用

阐述了采用基于遗传算法的数值优化技术对等温 CVI工艺参数进行优化的方法和过程 ,并对 2 D C/ C复合材料的 ICVI工艺参数进行了优化。结果表明 ,该技术有助于降低实验成本 ,提高碳基。

共注成形过程中聚合物流动特性的物理可视化试验

目前对于聚合物制品共注成形工艺过程中熔体流动特性的理论研究还缺乏直接可靠的试验依据。针对这一现状,文中通过自行开发的可视化试验装置及高速摄像机直接观测共注成形时聚合物熔体流动过程,并与相同成形参数下聚合物在相同尺寸结构的金属型腔内的流动过程进行对比,对其流动特性进行分析。研究结果表明,共注成形的熔体充型流动过程会显示出与常规注射成形不同的特征。熔体的温度是影响共注塑成形特性的主要因素,不同温度的熔体在不同的注射速率下也会呈现出不同的成形特性。

聚合物熔体环绕型芯充型流动行为的物理可视化分析

利用自行开发的超声振动辅助注射成型可视化实验装置,对不同注射速度下聚丙烯(PP)在环形型腔内环绕型芯充型流动特性进行可视化试验,观测分析不同注射速度对熔体充型流动行为的影响。分析结果表明,不同注射速度对环形制件注塑成型充型流动行为产生不同程度的影响,在较低注射速度时,型腔内的气体压力变化平稳,熔体流动速度比较平稳无明显变化;在较高注射速度时,在充填过程中型腔内的气体压力急剧变化,熔体速度出现波动且在流动后期熔体的流动速度出现骤降,注射速度对熔体流动前沿的面积变化也有直接影响。在高速注射时,型腔内气体压力的变化是影响熔体充型流动特性的主因;在低速注射时,熔体与型腔表面的热交换是影响熔体充型流动特性的主因。

碳/碳复合材料人工骨骼RPM-CVI复合成形技术的初步研究进展

文章提出RPM-CVI复合成形技术以解决碳/碳(CC)复合材料人工骨骼制备过程中的瓶颈问题。将快速原型制造与化学气相渗透技术有机地结合起来,可以在较短的周期内制备出形状复杂的碳/碳复合材料人工骨骼。并通过数值模拟技术,对沉积温度、反应气浓度等工艺参数对该工艺致密化过程的影响进行了分析。

超声外场对复合材料注射成型流动行为影响的可视化实验

利用自主研制开发的基于可视化技术的超声激励注射成型装置,对超声频率为19.5kHz时,不同超声功率、不同注射速度以及不同玻纤含量条件下,短玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合材料熔体前沿充填型腔的状况进行直接观测记录,并对超声外场对复合熔体充型流动行为的影响进行研究。结果表明,超声外场在一定程度上改善了10%GF/PP的熔体充型流动行为,而且最佳超声功率值随着注射速度不同而有所改变,超声外场对于20%GF/PP的熔体充型流动行为改善效果并不明显。为后续研究超声外场对复合材料注塑成型特性的影响可以提供可靠依据。

基于RPM的炭/炭复合材料人工骨预制体成型技术研究

炭/炭复合材料是一种新型的炭纤维增强的以炭为基体的高性能复合材料,其增强相和基体都由碳元素构成,不仅具有炭材料固有的生物相容性,而且还具有纤维增强复合材料的高强度与高韧性,对其应用于人体组织材料进行了广泛的研究。通过应用RPM技术及快速模具,解决了复杂形状炭/炭复合材料难成型的问题,并对其在生物领域的应用进行了展望。

基于人工神经网络的大型浇注型聚氨酯弹性体收缩规律的模拟

收缩率的选取是决定大型浇注型聚氨酯弹性体(CPUE)模具设计是否成功的关键因素之一.以大量的实验为基础,系统地研究了各种工艺参数对大型聚氨酯弹性体制品收缩率的影响,并建立了制品的结构模型以及基于BP网的神经网络模型.通过对实验数据的学习,利用该神经网络模型可以实现以工艺参数为输入,制品收缩率为输出的大型聚氨酯弹性体收缩率的预测.预测结果和实验数据的对比表明此方法可以较为准确地对不同工艺条件下的弹性体收缩率进行预测,从而减少修模次数,降低生产成本.

模塑制品内部成型收缩特性的可视化测定方法

模塑成型是高分子材料成型的重要手段,而制品的成型收缩则是决定高分子模塑制品精度及合格率的关键因素。文中以可视化模具系统为核心,通过对制品内部添加活性炭颗粒等特征点,提出了一种高分子材料模塑成型制品内部收缩的可视化测定及分析方法,并将该方法用于聚氨酯制品内部收缩率的测量与分析。结果显示,该方法能直观形象地呈现制品内部收缩:制品的内部收缩在浇口附近有明显的负收缩;制品长度收缩随流动路径的增加而增大,宽度收缩由中心线向两侧减小。

注射模知识库系统的构建

根据注射模设计知识的特点 ,给出了系统的结构框架。应用面向对象、规则的混合知识表达方式进行知识的表示。知识推理时 ,先进行规则推理来确定设计方案 ,再进行针对该方案的对象推理 ,使用规则库和对象库分立的方式 ,使得知识获取和管理更加容易。

注塑模具设计知识的表达与获取

根据注塑模具设计知识的特点,给出了系统的结构框架。为了解决知识库知识获取的瓶颈问题,采用面向对象、规则、过程的混合知识表达方式进行知识的表示。实例表明,这套方法使设计人员可以方便地使用知识管理程序来进行注塑模知识的录入。