基于有限元对薄膜真实应力应变数据的修正

由于薄膜拉伸过程中存在颈缩现象,工程应力应变数据不能真实反映薄膜塑性阶段的本构关系.基于工程、对数及有限元应力修正法得到的修正应力应变数据进行薄膜的单轴拉伸仿真,基于实验数据对比三种仿真结果.工程应力应变仿真结果与实验曲线最大误差为90.2％;对数应力应变仿真结果在位移5 mm内与实验最大误差为2％,位移5 mm后误差...     

基于生死单元法的BOPP薄膜激光打孔数值模拟

目的 利用有限元方法研究薄膜多脉冲激光打孔过程,探究生死单元法运用在薄膜激光打孔中的可行性.方法 基于Ansys中的生死单元法,使用Ansys参数化设计语言(APDL)编写程序,建立薄膜多脉冲激光打孔的二维瞬态温度场模型并进行仿真分析,测量孔深、上孔径,对仿真结果进行实验验证.结果 仿真与实验结果趋势一致,微孔孔径与孔深随脉冲次数的增加而逐渐增加;孔深最大误差为23.51％,平均误差为12.21％,均方根误差为1.573μm;上孔径最大误差为3.64％,平均误差为2.77％,均方根误差为2.215μm;薄膜在激光束轴心处温度最高,轴心两侧温度逐渐降低,高温区域随着脉冲次数增加而逐渐增大.结论 使用APDL语言程序结合生死单元法对薄膜多脉冲激光打孔进行仿真分析,结果可靠.     

环境温度和导热系数条件下保温箱壁厚分析

目的为了优化保温箱壁厚设计,以保温箱的保温性能为表征,探究不同环境温度和材料导热系数条件下的最优保温箱壁厚。方法建立有限元模型,对比实验和有限元结果,验证有限元模型的准确性;改变模型中材料的导热系数和外界环境温度,探究不同壁厚对箱体保温性能的影响。结果在环境温度为20～50℃的条件下,导热系数为0.01～0.075 W/(m·K)的保温箱壁厚从10 mm增加到35 mm时,保温性能变化较大;壁厚从35 mm增加到45 mm时,保温性能变化缓慢;同一温度条件下,增加相同壁厚,导热系数越小的保温箱保温性能增加越显著;同一导热系数的保温箱,增加相同壁厚,环境温度越低,保温性能增加越显著。结论在不同环境温度和材料导热系数下,保温箱对应的最佳壁厚为35～40mm,为保温箱的优化设计奠定理论基础。     

聚酰亚胺/羰基铁粉吸波包装材料性能分析

目的 制备聚酰亚胺(PI)/羰基铁粉(CI)复合膜并探究其性能,以改变微波加热过程中的加热方式.方法 主要通过红外光谱、扫描电镜、力学性能、透氧透湿和微波转热测试分析其性能.结果 聚酰亚胺与羰基铁粉是物理结合;当羰基铁粉质量分数超过25％时,开始发生团聚;当羰基铁粉质量分数为20％时,弹性模量最小;当羰基铁粉质量分数为15％时,透氧透湿系数最低;随着羰基铁粉含量的增加,复合膜在微波加热下升温和常温下降温的速率增加.结论 PI/CI复合膜能够吸收部分微波转热能,是一种新型的吸波包装材料,为微波加热用包装材料的设计提供了新思路.     

微波加热土豆泥过程中温度和失水量数值模拟

目的 探究微波加热不同体积分数的多孔介质食品的温度和失水量变化。方法 本文采用盘装土豆泥为研究对象,在COMSOL Multiphysics 6.0软件中建立耦合电磁场、流场、传热和传质的三维多孔介质有限元模型,通过实验验证该模型的准确性,并预测不同体积分数的土豆泥的温度分布、特征点的瞬态温度变化和失水量变化。结果 600 s内土豆泥上表面温度分布的仿真与实验结果一致,且冷点和热点RMSE值分别为1.23 ℃和1.92 ℃,平均误差分别为3.9%和3.7%。5个特征点的瞬态温度变化仿真与实验结果的RMSE值最大为1.146 ℃,温度均匀系数COVT的RMSE值为0.008 1;仿真失水量变化与实验结果的RMSE值为0.963 1 g,平均误差为3.69%,表明仿真模型具有可靠性。基于此模型,发现随着土豆泥体积分数增大,冷热点的温度呈现非线性升高。不同体积分数下的5个特征点瞬态温度在360 s前均呈现非线性升高,360 s后温度逐渐平稳;失水量在60 s后明显增大,在360 s后呈线性增长。结论 体积分数和加热时长对土豆泥的微波加热过程有明显影响。为食品包装开发人员从空间和时间上了解食品的微波加热过程提供了理论基础,为食品包装材料或结构设计提供了帮助。     

不同内容物的容器静压及跌落实验结果差异性分析

目的 在相同罐体条件下,分别探究不同内容物的罐体静态压缩及动态跌落实验结果的差异性。方法 针对常见的空气、液体、固体内容物的3类罐体进行静态压缩和动态跌落实验,以跌落方式、跌落高度、测试位置为变量对比分析不同罐体的最大加速度拟合曲线。结果 在静压实验中,空气罐应力集中在下方,液体罐和固体罐应力集中在上方。在跌落实验中,3类罐体的最大加速度值均有差异,差值最大为1.59 km/s2;2种跌落方式下,由上至下,空气罐身应力分布呈三次函数,极值点与对称中心受跌落高度影响较大;液体罐身应力分布呈正弦函数,幅值和初相受跌落高度影响较大;固体罐身应力分布在平跌落与45°角跌落下分别呈指数函数和二次函数,受跌落高度影响不大。结论 内容物不同,容器的静态压缩实验结果不同,动态冲击实验结果有显著差异,跌落方式对容器的动态跌落结果有较大影响。