微细电铸Over-plating成型过程的数值模拟与实验研究

微细电铸的Over-plating过程对电铸成型金属器件的质量有直接影响。通过有限元方法对微细电铸过程的电场进行建模分析,利用迭代边界法对Over-plating动态过程的阴极电流密度分布进行数值模拟;通过对直径300μm、深100μm微孔结构的电铸实验,得到了不同时间下Over-plating过程的电铸层形貌;实验结果与数值模拟有着很好的一致性,表明基于有限元的迭代边界分析方法是合理的,也为后续对微细电铸Over-plating成型过程的定量分析提供了参考。

PBX-3造型粉颗粒压制成型过程仿真分析

为了探究3号高聚物粘结炸药(PBX-3)压制成型过程中的颗粒演变行为和密度演化规律,采用多颗粒有限元法(MPFEM)结合Johnson-Cook(J-C)模型对PBX-3粉末在压制过程中的致密化行为进行了模拟仿真;将仿真结果与Heckel方程拟合,分析了压制过程中粉体的温度与压紧力大小对粉体颗粒致密化质量的影响,并讨论了粉末颗粒中的应力和应变分布。结果表明:在PBX-3致密化过程的滑移阶段、变形阶段以及压实阶段中,升高压制温度能有效减小压制过程中所需的压紧力,并提高药柱成型密度。

催化剂喷雾成型雾化过程分步式模拟技术及验证

雾化过程是催化剂喷雾干燥成型技术中的关键控制步骤,雾化结果直接影响最终产品的粒径分布等性质。针对瞬态雾化过程难以采用试验方法测定其中间过程,且因过程复杂导致无法有效模拟计算的问题,采用将雾化过程分为一级雾化和二级雾化两部分进行分步模拟的方法,分别采用流体体积(VOF)模型对一级雾化的液膜撕裂过程进行模拟,采用流体体积-可变形组件模型(VOF-to-DPM)对二次雾化进行模拟,大幅降低了模拟计算量。结果表明:进料压力为4 MPa以上时,一次雾化足够充分,雾化液滴粒径基本不变;雾化液滴粒径呈双峰分布,较小粒径主要集中于40μm左右,较大粒径主要集中于95~100μm;进料压力越高,一次雾化越充分、雾化液滴初始速度越大,二次雾化产生的小粒径雾滴更多。对比模拟结果与试验结果可知,二者一致性较好,说明模拟计算结果具有较好的准确性。

基于三维实体模型的注塑成型保压过程模拟

基于现有的超算平台和有限体积法计算程序,开发基于三维实体模型的注塑成型数值模拟计算模型。基于可压缩两相流模型进行计算,采用有限体积法进行离散,结合流体体积法(VOF)进行界面捕获,使用Cross-WLF黏性模型表征聚合物熔体的流变行为。以平板型腔和带圆柱嵌件型腔熔体保压过程为例进行数值模拟计算,成功预测型腔压力、温度和应力等流动特性的分布,模拟结果与文献中的结果基本吻合。

选区激光熔化快速成型过程分析

分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因及消除方法.结果表明,通过合理配置扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参数,可以直接成型具有高致密性的金属零件.

塑料注射成型保压过程数值模拟

基于粘性流体力学的基本理论 ,通过对保压过程进行深入、细致的分析 ,提出了合理的假设并进行了必要的简化 ,建立了可压缩、非牛顿粘性流体在模具型腔中非等温流动的数学模型 ,选用了恰当的材料性质模型 ,确定了合理的初始条件和边界条件 ,并采用有限元 有限差分耦合解法求解数学模型实现对保压过程的模拟。模拟结果与实验结果吻合较好。

气体辅助注射成型工艺及充模过程CAE分析

描述了气体辅助注射成型的工艺过程及熔体充填和气体穿入的数学模型 ,采用有限元 /有限差分 /控制体积法计算充填阶段的压力场和温度场 ,确定两类移动边界 -熔体前沿和熔体 /气体边界。

SLS成型机的粉末预热过程研究

对成型机工作腔的一般预热方法的预热过程进行了分析 ,研究了辐射预热的热流密度对粉末预热温度的影响 ,提出了热流密度场模型 ,并与实验测得的预热温度场进行了比较 。

浮法玻璃成型过程的数值模拟

建立了浮法成型过程的数学模型 ,并用三维有限元方法 ,模拟了 5mm浮法玻璃成型过程 ,分析了拉边机在浮法玻璃成型中的作用以及拉制过程中玻璃的应力、位移、厚度分布。在玻璃拉制过程中 ,x方向应力主要集中在机头后区域 ;y方向应力主要集中在机头和玻璃带接触的地方 ;z方向应力沿玻璃板宽度方向分布 ,且范围较广 ;发现了实验中存在的速度“穿越”现象。模拟结果与实验结果的比较表明 。

吹塑和热成型过程的数值分析II.有限元方法

将逐步给出用于热成型和吹塑模拟的薄膜大变形有限元法。由于无论是热成型还是吹塑过程 ,成型制件是薄壁结构 ,聚合物将被模拟成膜 ,只考虑聚合物的拉伸 ,而忽略聚合物的抗弯性 ,有限元分析涉及到大应变、非线性材料行为以及接触问题等 ,在分析过程中 ,碰撞计算将连续进行以确定接触是否发生。当接触发生后 ,塑料膜上的接触点将永久固定在模具表面而不允许再移动。

波纹管成型及膨胀过程力学性能分析

为了确保膨胀波纹管能满足其在膨胀后具有尽可能大的抗外挤强度和抗内压强度等性能要求,重点对YS1、YS2和YS3这3种材料的波纹管成型及膨胀过程力学性能变化进行了分析,模拟分析了波纹管膨胀压力,并在地面对波纹管进行了膨胀试验。试验及模拟结果表明,对241.3 mm井眼用的2种管材的波纹管,液压膨胀模拟到16 MPa,具有较好的膨胀圆度;对3种常见管材、241.3 mm井眼用的波纹管,抗内压强度为23.55～30.10 MPa,满足抗内压要求。光管的抗外挤强度为5.20～8.57 MPa,在井下岩层中的抗外挤强度为15.45～20.49 MPa,满足抗外挤要求。

注塑成型冷却过程的数值模拟

采用循环平均假设 ,忽略模壁温度的周期变化 ,将模具的传热简化为三维稳态热传导问题 ,考虑到注射模的结构特点 (型腔为狭缝面 ,冷却孔细长 ) ,推导出求解其温度场的边界积分方程 ;注塑件的传热简化为一维瞬态热传导 ,给出确定其冷却时间及表面循环平均热流的方法 ;通过模具及塑件传热的耦合迭代分析 ,使模具 -塑件界面的温度和热流满足相容条件 ,最终确定模具型腔的温度分布及塑件的冷却时间。最后通过一个例子说明数值模拟在冷却系统设计中的应用。

注塑成型充填过程中注射速率的优化设计

给出一种塑料注射成型工艺的优化方法 .将充填过程数值模拟和优化算法相结合 ,以获得均匀熔体前沿速度从而减少塑件翘曲变形为目标 ,对充填过程中的注射速率进行优化 .算例表明 。

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头焊核区域成型过程及影响因素

接头焊核区域的形成是搅拌摩擦焊接的一个典型特征,其形状和大小对搅拌摩擦焊接头的性能有重要影响。以AZ31镁合金为母材,分析不同焊接参数(包括焊接压力、焊接速度、搅拌头倾斜角)条件下搅拌摩擦焊接头焊核成型的规律及特点,并建立焊核成型过程的简单模型。分析认为焊接压力和搅拌头倾斜角是影响焊核成型的重要因素,而焊接压力决定塑性材料的形成。焊核的形状主要由塑性材料的流动状态决定,搅拌头的形状和焊接速度影响塑性材料的流动,从而影响焊核的成型。掌握FSW焊核成型规律,可以选择合理的工艺参数。

气辅共注成型充模流动过程全三维数值模拟

根据流体体积法思想 ,各变量场由多相分层流动的各相可通过体积加权平均求得 ,把气体视为一种拟流体 ,首次建立了气辅共注成型过程的理论模型。该模型较真实地反映了气辅共注成型的多相分层流动充模过程 ,克服了传统气辅注射成型中气相处理的弊端。同时 ,提出了使用VOF法、罚函数法和SUPG法等方法建立与该模型相适应的全三维数值模拟算法的指导思想 。

冷弯型钢成型过程的实验研究

冷弯成型变形复杂，实验研究是冷弯成型研究中不可缺少的一部分。采用电阻应变片测量法和网格法对冷弯成型过程进行研究，并以直缝焊管为例，对带材的变形及弹复等进行综合测试，获得了许多有价值的实验数据，有助于工厂改进工艺，生产出高质量的产品。

微孔塑料成型过程中进气流量的确定

在微孔塑料的连续成型过程中 ,一般是采用CO2 、N2 等惰性气体作为发泡剂 ,因此 ,进气流量是微孔塑料成型过程中的一个重要的工艺参数 ,气体注入过多或过少都不能得到微孔塑料。基于Henry定律和理想气体状态方程推导了微孔塑料成型过程中气体进气流量的计算公式 ,为确定微孔塑料成型过程中的气体进气流量提供了依据。

采用光纤传感器的专家系统实时监控复合材料固化成型过程的研究

研究了专家系统在线监控复合材料固化成型过程 ,并将所研制的光纤传感器用于专家系统负责采集和传感固化体系内的参数变量的数据。实验证明这种光纤传感器用于智能监控系统是灵敏的 。

中空成型和热成型过程的数值分析I.变形过程的数学描述

热成型和中空成型过程实质上是热塑料膜的膨胀过程 ,它们都涉及到材料的大变形。从弹性体有限变形理论出发 ,聚合物膨胀过程被看作是超弹性类似于完全橡胶的变形 ,材料模型采用Ogden和Mooney -Rivlin超弹性模型 ,应变描述采用Green变形张量 ,应力描述采用二阶Piola -Kirchoff应力张量。

基于遗传算法的注塑成型充模过程优化

在注塑成型的过程中 ,非均匀的熔体前沿充填速度将导致非一致的取向及非均匀收缩和翘曲变形 ,理想的充填模式应尽可能使熔体在充填过程中保持MFV不变 .控制MFV的关键是优化充模过程的注射流率 .针对这一问题 ,将遗传算法和数值模拟技术相结合 ,用于注塑成型充模过程的优化 ,确定螺杆行程中的最佳控制点 ,以及控制点处的注射体积流率的最优值 ,以获得均匀一致的MFV .算例表明 ,利用遗传算法得到的优化流率设置 ,可以使MFV的均匀性提高 70 %左右 .