微细发泡注塑成型工艺与微泡尺寸的关系

以数值模拟作为实验手段,工艺参数对微泡长大的影响的判断则采用田口实验方法来进行;结果得出各工艺参数对微泡尺寸的影响次序由大到小为:熔体温度、初始填充量、注射时间、模具温度。在此基础上,进一步研究了各个工艺参数对微泡长大的影响,得出适当降低熔体温度和提高初始填充量可以优化微细发泡注塑制品的微泡尺寸;而注塑时间和模具温度对微泡尺寸的影响不大。

微细发泡注塑成型成核工艺与微孔形态的关系

以微孔形态为研究对象,利用田口实验设计方法安排相关数值模拟实验,通过对实验数据的信噪比和方差分析,研究了饱和压力、熔体温度、气体浓度及其三者之间的交互作用对微孔形态的影响。结果显示,影响微孔形态的因素从大到小依次为:饱和压力、气体浓度尺寸和熔体温度;同时研究表明,饱和压力和气体浓度之间的交互作用也是影响微孔形态的重要因素之一。最后基于最优工艺方案组合,达到了改善微孔形态,提升产品质量的目的。

保压工艺和浇口尺寸对非球面镜头收缩性能的影响

以非球面光学塑料镜头为研究对象,结合田口实验设计方法对其进行模拟实验,通过对实验数据进行信噪比和方差分析,研究了浇口尺寸、保压压力、保压时间及其三者之间的交互作用对产品体积收缩性能的影响。结果表明,影响非球面镜头收缩性能的因素从大到小依次为:保压压力、浇口尺寸和保压时间;同时研究表明保压压力和浇口尺寸之间的交互作用也是影响产品收缩性能的重要因素之一。最后基于研究所得的最优工艺方案组合,达到了降低了产品体积收缩、提升产品合格率的目的。

气体辅助注射成型工艺的探讨

通过利用MoldFlow软件 ,对气辅成型过程进行模拟 ,对气辅成型工艺 ,特别是预填充量、延滞时间、气体填充压力、模具温度、熔体温度等工艺参数进行了研究 。

中空吹塑成型冷却过程分析

本文通过建立一维非稳态数学模型，对中空吹塑成型冷却过程进行了分析，并以ＬＤＰＥ为例，得以计算机辅助，获得冷却过程中的分析曲线，从而对中空吹塑成型的工艺设定和模具设计提出了相应的观点。

基于数学模型的微细发泡注塑成型工艺与微泡关系的研究

研究了微细发泡注塑成型工艺中微泡长大的数学模型,建立了成型工艺和微泡尺寸之间的数学关系。在对该数学模型进行数值分析的基础上,着重研究了熔体温度、注塑时间、模具温度、初始填充量对微泡尺寸的影响。

聚合物-金属组合成型及其关键技术

介绍了应用比较广泛的四种聚合物-金属组合成型技术的成型机制:多组分注塑成型技术、多组分金属成型技术、黏结剂粘结的聚合物-金属组合成型技术、聚合物-金属直接组合成型技术。分析了聚合物-金属直接组合成型的关键技术,从残余应力的分析,提出了相应的研究方法,并展望了该技术的研究趋势。

三维实体塑件造型系统的研制

介绍了三维实体塑件造型系统的研制,实现了塑件三维造型整个过程,且能方便迅速地生成标准二维图纸。同时对从体模型向面模型的转换进行了探索,从而实现了CAD/CAE/CAM 一体化集成。

整车热管理的一维与三维耦合仿真

同时建立了三维整车热管理数值模型和发动机及其冷却系统的一维数值模型。发动机舱内流场及其换热特性三维仿真获得的对流换热系数和换热量,可用来在发动机及其冷却系统的一维仿真中算出冷却系各部件的温度;这些又可作为三维仿真的边界条件,去更新发动机舱的热流特性。如此反复迭代直至收敛。这样的一维和三维耦合仿真分析,为样机制造前整车热管理的仿真提供了一种有效的方法。

基于弹塑性有限单元法的齿轮轴数值模拟

基于弹塑性有限单元法的一般原理,建立了齿轮轴热处理的热力耦合分析模型,对12Cr齿轮轴热处理工艺中温度、应力以及相变的分布情况进行了模拟,研究了加热规范的成形性,并与实际结果比较证实本模型的有效性,为有限单元法在热处理工艺模拟中的应用奠定了一定基础。

前臂桡侧皮瓣血流动力学模型的建立

目的:建立以桡动静脉为血管蒂的前臂皮瓣血流动力学三维数值模型,并探讨其科学有效性。方法:应用Pro/E(Wildfire 4.0)软件建立前臂皮瓣三维几何模型。椭圆形皮瓣的长短轴分别为80mm×50mm,厚度为10mm,血管蒂(桡动脉内径1.9mm,桡静脉内径0.84mm)长50mm,以半嵌入方式平行长轴贯穿皮瓣。将几何模型整体导入SC/Tetra 8.0软件,进行网格划分和计算。根据实测桡动脉流量,设定进口血液流速为20mm/s,参照皮瓣血管蒂实测压力差53mmHg,初步获得压力损失模型(porous model)的有关系数值,然后将压力损失模型代入皮瓣,模拟毛细血管网对血流的阻力,计算出皮瓣及血管蒂部的血液流动,比较分析血管蒂部桡、动静脉中心轴向压力分布和不同截面径向血液流速分布。结果:前臂皮瓣模型的整体网格数为10355473,节点数为2104014。皮瓣代入压力损失模型后,桡、动静脉出入口压力差值为7050Pa(52.8mmHg),接近临床实测值。计算流体力学分析显示,在压力损失模型中桡动脉的中心轴向压力分布持续维持在较高的水平,当血液流入及流出皮瓣时,会出现速度减缓和增加,而桡静脉的中心轴向压力值在血液流出皮瓣的瞬间急剧下降,结果特征符合皮瓣血液正常生理循环特点。结论:压力损失模型能够较合理有效地模拟前臂桡侧皮瓣的血流动力学特点。本研究提出了皮瓣血流机制研究的新方法,为进一步血管吻合口流场变化的研究奠定了基础。

桡静脉吻合方式对前臂皮瓣血液流场影响的计算流体力学分析

目的:应用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,分析桡静脉吻合方式对前臂皮瓣血液流场的影响,初步探讨其临床意义。方法:应用Pro/E(Wildfire 4.0)软件,分别建立前臂皮瓣桡静脉与受区3类不同管径静脉的4种吻合方式(Ⅰ型:匹配吻合;Ⅱ型:水平残端吻合;Ⅲ型:成角吻合;Ⅳ型:端-侧吻合)的整体三维几何模型。将上述几何模型导入SC/Tetra 8.0软件,进行网格划分与计算。皮瓣设定Porous压损模型,桡动脉入口速度20mm/s,受区静脉出口压力0 Pa。通过获取各血管截面的压力、速度分布信息,研究4种静脉吻合方式皮瓣循环系统血流动力学特征,重点分析皮瓣回流静脉,尤其是吻合口处血液流场的变化规律。采用SAS 8.0软件包的随机区组设计方差分析进行统计学处理。结果:Ⅰ型皮瓣循环各截面的平均压力显著高于其他3型(F=40.99,P<0.001);Ⅱ型吻合口出现血液漩涡现象;Ⅲ型、Ⅳ型吻合口血液流线平稳,Ⅳ型桡静脉回流有"支流吸附"现象发生;皮瓣循环的压力损失在血管蒂部桡静脉内最为显著(F=97.00,P<0.001)。结论:Ⅲ、Ⅳ型是较理想的吻合方式。理论上,合理缩短血管蒂长度及选择较粗大伴行桡静脉进行吻合,可有效减少皮瓣的循环阻力。

准确构建个体化膝关节有限元解剖模型的方法

目的利用多模态影像数据融合和多种建模软件协同应用的方法准确构建膝关节有限元解剖模型,为研究膝关节生物力学行为奠定基础。方法采集正常膝关节CT和MRI影像数据,导入Mimics软件,提取骨、软骨、韧带和半月板,分别构建三维工程化模型。以外部标记物为参照进行模型的配准融合。将膝关节工程化模型导入SC/Tetra和Hypermesh软件,分别进行干涉面删除、网格自定义划分、局部网格优化和体网格划分,构建包含多解剖结构的膝关节有限元模型。结果基于CT和MRI影像数据构建出膝关节骨、软骨、韧带和半月板的三维工程化模型。以三维工程化模型为基础,多种建模软件协同应用构建的有限元模型充分保持了膝关节各结构的解剖学特征。结论利用CT和MRI影像数据融合和多种建模软件协同应用的方法可以构建活体膝关节有限元模型,并保持膝关节各解剖结构的解剖真实性,为准确模拟膝关节生物力学特征提供前提。

全膝关节置换股骨假体植入定位参数有限元分析及优化

目的通过有限元分析,结合正交试验方法,优化膝关节股骨假体植入的定位参数,有助于降低聚乙烯衬垫表面压应力峰值以减少磨损。方法依据全膝关节置换(TKA)基本原则,构建TKA膝关节有限元模型,以股骨假体外翻角度、外旋角度以及内外平移量作为正交试验的影响因素,对模型进行材料属性定义、边界条件建立并施加载荷,以聚乙烯衬垫上表面压应力峰值为研究指标,进行有限元分析,并对分析结果进行极差和方差分析,比较各因素变化对聚乙烯衬垫上表面压应力分布的影响,确定聚乙烯衬垫上表面压应力峰值最小的股骨假体植入定位参数的最优组合。结果通过有限元分析获得不同参数组合下9个TKA膝关节有限元模型聚乙烯衬垫上表面的压应力峰值,由极差分析,明确内外平移对分析结果影响最大,其次是外旋角度,外翻角度影响最小。确定股骨假体植入定位参数最优组合为外翻6°、外旋3°、平移0 mm。结论聚乙烯衬垫所受的压应力峰值受股骨假体位置变化影响,微小的植入位置变化可导致股骨-聚乙烯衬垫假体间的应力异常分布,提示术中要对股骨假体进行精确定位。

基于有限元方法的正常和早期OA膝关节生物力学行为比较

目的:通过有限元方法,比较正常和早期骨关节炎(Osteoarthritis,OA)膝关节生物力学行为的不同,以阐明力学因素在膝0A发展过程中的作用。方法:以人体膝关节CT和MRI影像数据为基础,分别构建10例正常和10例早期0A的膝关节三维有限元模型。通过力学仿真观察正常和早期0A膝关节的生物力学行为特征,以关节软骨、半月板的受力接触面积、Von Mises应力峰值、挤压应力峰值为研究指标,比较正常和早期OA膝关节的应力分布差异。结果:早期0A膝关节中内侧间室股骨软骨、内侧半月板的Von Mises应力和挤压应力峰值均高于正常膝关节。早期0A和正常膝关节胫骨软骨的应力峰值无明显差异:早期0A膝关节内侧关节间室接触面积高于正常膝关节,而外侧关节间室无明显差异。结论:早期0A膝关节较正常膝关节存在内侧间室应力明显增加和接触面积增大的特点,这种应力分布特征差异可能是膝0A发展的力学因素。

胫骨模型对膝关节有限元分析结果影响的探讨

目的:通过有限元法对膝关节进行力学仿真,探讨胫骨模型对膝关节生物力学行为的影响。方法:应用Mimics建立膝关节三维实体模型并对骨骼赋予不同的材料属性;使用Hypermesh建立膝关节三维网格模型,同时建立了不同胫骨长度的膝关节三维模型:在Abaqus中设置边界条件和软组织材料属性,施加载荷进行膝关节力学仿真。结果:通过有限元分析获得了膝关节主要软组织的应力和相互接触面积,得到胫骨上的Mises应力分布。结论:膝关节骨骼材料属性以及胫骨长度对膝关节软组织的力学行为基本没有影响,可在实际的对膝关节软组织的有限元分析中将骨性结构定义为刚体:胫骨上的Mises应力随骨骼材料属性和长度有明显的变化,在针对骨骼的有限元分析中需要建立完整的骨骼结构以及将骨骼划分为至少10种材料属性。

基于发动机三维流动模拟与一维动力性能模拟的气道参数化设计研究

模拟了CG150型发动机进气道-气缸-排气道的三维流动特性,分析得到其进、排气道的流量系数和缸内涡流比;并进一步将三维模拟的结果作为一维模拟的输入参数,通过模拟一维发动机的整机工作循环,得到发动机的外特性曲线,与试验台中得到的外特性结果进行对比,验证了数值试验平台的可靠性;最后,利用参数化设计方法改进发动机的气道参数,并利用上述数值试验平台,验证改进后的方案,提高了气道的流通能力。本文提出的参数化设计方法可以指导一般气道设计。

利用Mold Flow软件分析解决注塑件翘曲问题

主要研究注塑成型过程中最常见的制件翘曲问题,通过对典型案例的分析,尝试利用CAE技术来分析解决该类制件缺陷问题。

工艺参数对注塑制品变形影响的研究

注塑制品的变形影响产品的最终形状和尺寸精度。通过模拟注塑成型过程,并结合田口实验设计法,研究了工艺参数与注塑制品翘曲变形的关系,得到了优化的工艺参数。在此基础上,进一步研究了模具温度、熔体温度、注射时间和保压压力等各工艺参数对变形的影响。

多模态医学影像数据融合三维构建肢体肿瘤及其周围解剖整体结构

目的利用多模态医学影像数据三维重建和配准融合的方法构建肢体肿瘤及瘤周解剖整体结构,明确肿瘤的局部特征和三维空间关系,为肿瘤外科治疗术前评估和计划提供客观的空间可视化信息。方法采集4例肢体肿瘤患者盆部和大腿上段CT、MRI和MRA影像数据,分别导入三维重建软件,基于CT和MRI对人体不同组织结构成像敏感度的差异,从各模态影像数据中分别提取肿瘤及其周围目标结构进行三维重建。依据体内解剖参照点对各个组织的三维结构进行配准融合,构建肢体肿瘤及瘤周解剖整体结构。结果通过CT、MRI和MRA影像数据构建出包括肿瘤及周围骨骼、肌肉、神经、血管、盆腔脏器等组织的三维整体结构,显示了肿瘤的大小、形状、部位等局部特征以及肿瘤与其周围结构的三维空间关系。结论以多模态影像数据通过三维重建和配准融合的方法可以构建肿瘤区域多种组织的三维整体结构,清楚而直观地显示肿瘤的局部特征以及与周围结构的空间解剖关系,具有个体化肿瘤术前评估和计划的应用价值。