理想材料零件CAD/CAM中的数据格式及切片算法研究

为实现由均质材料、复合材料、功能梯度材料和功能细结构构成的理想材料零件的数字化设计制造 ,从非线性问题线性化角度考虑 ,针对理想材料零件数字化设计制造中的数据格式和切片算法问题 ,提出了基于三维几何实体单纯剖分的数据格式 .以统一、简便的形式 ,完整地描述了理想材料零件的几何、拓扑和材料信息 ;定义了快速制造中必不可少的切片数据格式 ;在该数据格式的基础上 ,进行了理想材料零件的均匀切片算法研究 。

理想材料零件的CAD模型研究

理想材料零件是具有生物体结构特征的非均质零件 ,CAD模型是其数字化设计与制造的基础。从几何表述方案、材料信息表述和几何外形与材料构成的并行设计 3个方面 ,分别提出基于面的非流形几何模型、介观尺度上的参数化细结构和功能构型作为各自的解决方案 ,构建了理想材料零件

理想材料零件数字化制造中的自适应切片算法研究

着眼于CAD数据后处理中的自适应切片算法 ,综合考虑其材料分布特征和几何特征 ,以材料变化梯度和表面法线方向为计算分层厚度的依据 ,进行了理想材料零件的自适应切片算法研究。

非理想材料塑性本构关系的研究现状及发展方向

介绍了金属材料塑性本构关系的研究与应用现状,阐述了塑性本构中屈服方程和塑性位势方程的物理含义及其相互关系,分析了现有塑性本构关系用于工程材料塑性变形分析时存在的主要问题,重点分析了实验数据应用导致的预测误差、屈服方程与塑性位势相关联假设条件所导致的不能同时反映屈服和流动的问题以及数学模型和本构关系基本结构方面存在的问题,讨论了发展非理想材料（各向异性材料、压力敏感材料等）塑性本构关系亟待解决的理论和实验难题,指出了非理想材料塑性本构关系的若干发展方向。突破经典塑性力学的理论体系、建立全新的＂非关联＂各向异性材料塑性本构关系理论体系,需要在理论模型、实验方法、数值仿真及工程应用等环节开展相关研究。

理想材料零件的锥束CT投影仿真

针对锥束CT在理想材料零件研制中的应用需求,给出了基于拓展体素模型的CT仿真零件材料信息表示方法.在体素模型的投影图像仿真计算中,提出了一种三维射束与体素模型的快速遍历与求交算法,并结合Simpson积分公式实现了投影直线积分的高效高精度计算.实验结果验证了该算法的有效性.

理想材料零件材料信息表述及处理的研究

由均质材料、复合材料、功能梯度材料和功能细结构材料构成的理想材料零件是实现零件几何拓扑、材料和功能完美结合的新型零件,其CAD模型是实现理想材料零件数字化并行设计和制造过程的基础。着眼于理想材料零件CAD模型中的材料表述模型,提出了使用细观尺度上的周期性细结构统一表述单质材料、复合材料、功能梯度材料和功能细结构材料的方案,并在单纯剖分基础上,完成了理想材料零件的几何和材料信息的表述。所给出的材料信息提取算法及算例证明了数字化方案的可行性和有效性。

理想材料零件RP制造中的生长方向优化研究

对生长方向优化展开讨论 ,通过综合考虑几何和材料两方面特征的影响 ,提出了以最小分层数为目标、以零件整体稳定性为约束条件的生长方向优化算法 ,并利用建立在单纯剖分基础上的理想材料零件 CAD数据交换格式 ,通过实例验证了该生长方向优化算法足以应用在非均匀材料零件的分层制造中。

理想材料零件实体模型自动添加支撑技术研究(英文)

在一些RP工艺中,给各种形状的零件添加支撑对于完成零件的制造和保证零件的精度非常重要,但目前尚无很好的自动添加支撑算法能够应用于一般的情况.为此提出两种自动添加支撑算法:曲线追踪法和标志位追踪法.前者主要是在切片前基于追踪得到的采样点利用蒙面法重构支撑面片;而后者则是在切片后通过多边形的布尔运算逐层计算各切层端面的实际轮廓和综合轮廓.这两种算法形成了一种新的自动添加支撑方案.实例证明了这种方案的有效性和便利性.

理想材料零件数字化设计制造研究现状

理想材料零件是由均质材料、复合材料、功能梯度材料和介观细结构构成的复杂非均质零件 ,其数字化设计制造是以 RPM工艺为基础、几何与材料同时制备的并行制造过程。本文介绍了理想材料零件在数字化设计制造中的 CAD建模、定向技术、切片技术、制造技术等关键技术 。

理想材料零件成形机控制系统研究

论述了使用数字喷射成形加工技术实现理想材料零件[1]的数字化并行设计与制造的原理。开发了以PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)运动控制器为控制系统核心,工业控制机为系统支撑单元的并行双CPU控制系统,辅以相应的辅助元件,实现空间场、材料场、温度场及喷射系统的协调统一,以实现理想材料零件的制造。设计了前馈串级复合控制算法,设置了合理的控制参数,实现了系统的快速、稳定、准确控制。补偿的应用提高了系统的精度。

理想材料零件的数字喷射成形系统研究

论述了使用数字喷射成形加工技术实现理想材料零件数字化并行设计与制造的原理.分析了表面张力作用下微细管的出流条件,阐明了压电式喷头的工作原理及其性能.开发了以PM AC(programm ab le m u lti-ax is con tro ller)运动控制器为控制系统核心,工业控制机为系统支撑单元的并行双CPU控制系统,辅以相应的辅助元件,实现了空间场、材料场、温度场及喷射系统的协调统一.分析了软件系统的组成及各部分的功能.该数字喷射成形加工系统实现了理想材料零件的数字化并行设计与制造.

理想材料零件的数字化设计制造方法及内涵

提出了理想材料零件的新概念 ,它是指按零件的最佳使用功能要求来设计 ,由呈梯度变化的组织成分和一定规律分布的细结构的材料与均质材料所组合构成的新型材料零件。提出并阐明了理想材料零件的数字化的并行设计制造 (简称数字化设计制造技术 )的方法和理论基础 ;它以材料与零件的一体化、集成化设计制造为主要特点 ,可根据零件功能要求进行零件的外部几何拓扑形状和内部材料组织细结构的并行设计 ,并采用增材制造和去材制造相结合的制造技术 ,按数字化设计的信息 ,一次完成零件内部组织结构和三维形体的制造。指出数字化设计制造将会使人们长期以来设想的按力学、电磁学性能来高效地设计制造新材料零件变为现实 ,在不远的将来定能像设计和建造房屋那样 ,按照所需功能设计制造理想材料零件。

非理想相变特性材料热性能简化分析方法及适用条件

采用焓法 ,分析了蓄能相变材料相变区比热特性对其蓄换热性能的影响。该方法对潜热型蓄换热系统的热性能分析和计算是普适的。针对该方法较为复杂而理想相变材料 (相变温度为一点 )热特性的分析较为简单并有大量结果可供参考的特点 ,讨论了采用对理想相变材料适用的蓄换热性能分析方法和公式来计算相变温度为一个温度区间的非理想相变材料蓄换热特性的适用条件。所得结论拓宽了理想相变材料蓄换热性能分析方法及分析结果的适用范围。在很多情况下 ,大大简化了非理想相变材料蓄换热性能的分析和计算 。

理想弹塑性压力敏感性材料中球形孔洞的动态扩展研究

通过椭圆形的屈服方程和自相似假设,结合Hopkins三区模型,研究了理想弹塑性压力敏感性材料中球形孔洞的动态扩展问题,得到了塑性区场量的非线性控制微分方程组。通过弹性区的应力场以及弹塑性边界的塑性屈服条件,给出了塑性区的初值,并应用打靶法给出了问题的数值解。结果表明:与幂硬化材料中的应力场变化不同,理想弹塑性压力敏感性材料中,应力场的变化较小,且基本不受参数孔洞膨胀速度m和压力敏感性参数α1、α2的影响;随到孔边距离的减小,应变明显增大,同时相对密度稍有增大。

理想弹塑性材料弯曲回弹分析及回弹弯矩计算

分析了弯曲回弹应力应变变化过程 ,推导了矩形截面杆回弹弯矩、回弹曲率的计算公式 (1 4 )、(1 1 ) ;发现经典纯弯曲理论确定回弹弯矩的方法与公式 (1 4 )

理想塑性材料中椭圆孔附近的塑性滑移线场解

目的 研究理想塑性材料中微孔洞间产生内颈缩的必要条件； 方法 采用Ｒｉｅｍ ａｎｎ 解析积分方法并结合滑移线场上的Ｈｅｎｃｋｙ 方程，研究并获得了椭圆孔附近的平面塑性流动Ｃａｕｃｈｙ 问题的滑移线场解答； 结果与结论 通过数值计算，给出了椭圆孔附近一些特定直线上的静水压力分布，并与已有结果作了比较，二者吻合很好； 结果对研究低应力三轴度条件下韧性材料的破坏机理具有重要的参考价值；

理想弹塑性材料Ⅱ型平面应力裂纹线场极坐标解

以平衡方程、Mises屈服条件为基本方程,推导了理想弹塑性材料Ⅱ型平面应力裂纹线场弹塑性极坐标幂级数形式解和弹塑性边界(塑性区范围)。在极坐标系下,以弹塑性边界上应力满足连续条件直接进行匹配,不需要进行坐标变换补充匹配方程,简化了匹配过程。通过对裂纹线上塑性区长度的比较分析表明,应力强度因子断裂理论求解得到的塑性区范围只适用于应力荷载较小的情况,随着应力荷载的增大,精度降低。

理想塑性材料厚壁圆筒解析解与数值解对比研究

文章针对理想塑性材料特性,选取厚圆筒壁进行了解析解与数值解对比分析。通过对比发现,有限元解和理论解相差很小;当筒体内部处于塑性状态,外层处于弹性状态,当压力卸除后,筒体内层塑性区将有残余变形存在,而外层弹性区受到内层塑性区残余变形的阻挡而不能完全恢复,结果使内层塑性区受到外层弹性区的压缩而产生残余压应力,而外层弹性区由于收缩受到阻挡而产生残余拉应力。

关于对理想刚塑性材料本构方程的见解

本文对Ｌｅｖｙ－Ｍｉｓｅｓ增量理论的若干论述进行了综合分析，指出了其中的不足，提出理想刚塑性材料的应力—应变关系为应力偏张量各分量之比决定应变增量各分量之比，应变增量的大小由瞬时位移条件决定的新论述。最后用Ｌｏｄｅ实验说明了新论述的正确性。

环境材料学对金属热处理发展的影响

从环境材料学的新概念 ,论述了环境材料学对钢铁材料品种结构调整、金属热处理工艺和热处理设备发展的影响 ,介绍了材料科学与先进制造技术的综合创新———理想材料概念。