NX机电一体化概念设计系统的研究与应用

论文首先简要阐述了传统机电一体化概念设计的现状,并对NX机电一体化概念设计系统(Mechatronics Concept designer,MCD)进行详细研究,分析其概念设计原理与功能创新性;其次,探索MCD系统在"工业4.0"和"中国制造2025"背景下机电一体化产品设计领域的应用优势,展示其不断完善的系统集成功能以及应用方法;最后,结合具体的机电一体化产品提出解决方案,探讨MCD系统在机电一体化产品仿真中的应用价值,为机电一体化概念设计系统的应用提供理论基础。     

不同工艺制备利乐粉/HDPE阻燃木塑复合材料的研究

研究了不同工艺对阻燃利乐粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的阻燃性能和力学性能影响。实验结果表明:热压法制备利乐粉/HDPE阻燃木塑复合材料的最佳工艺条件是加压时间15 min,温度为160℃,压力为10MPa,利用最佳工艺条件制成的样品,氧指数可达28.31%,弯曲强度为44.17 MPa,拉伸强度为16.98 MPa;对比热压法和注塑法,注塑法制备的阻燃木塑复合材料具有更良好的力学性能和阻燃性能,且注塑法制备的复合材料燃烧残余物的炭层更致密和稳定;SEM和FTIR分析表明挤出注塑法和热压法制备的阻燃木塑复合材料燃烧残余物的红外图谱的峰与设计目标产物的特征峰一致,材料具有阻燃性。     

氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜的制备及表征

目的以纳米纤维素为基材,氧化石墨烯为增强相,制备氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜。方法分别采用酸碱直接处理法和酸碱交替处理法制备纳米纤维素,采用一步氧化法和循环氧化膨胀法制备氧化石墨烯,观测其形貌,得出最佳制备工艺。测试由最优工艺制备的纯纤维素薄膜和复合薄膜的拉伸和润湿性能。结果酸碱交替处理法制备的纳米纤维素薄膜表面结构清晰,且纤维直径可达50 nm,循环氧化-膨胀法制备的氧化石墨烯片层厚度在纳米级别。当纳米纤维素与氧化石墨烯的质量比为20∶1时,氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜的拉伸强度达149.68MPa,与纯纤维素薄膜相比增加了19.55%,且复合薄膜的接触角大于纯纤维素薄膜的。结论证实了氧化石墨烯能够增强纳米纤维素薄膜,在一定程度上说明氧化石墨烯/纤维素复合薄膜对水分子的阻隔性优于纤维素薄膜。     

利乐包装废弃物/HDPE复合材料热重动力学研究

目的探讨利乐包装废弃物/高密度聚乙烯阻燃木塑材料的热重动力学。方法以利乐包装废弃物和高密度聚乙烯为原材料,以马来酸酐接枝聚乙烯、硬脂酸金属皂和聚磷酸铵及三聚氰胺分别为耦联剂、润滑剂和阻燃剂,增强材料为玄武岩纤维;采用挤出法和注塑法制备阻燃性TPP/HDPE木塑复合材料,并采用热重分析方法,在升温速率为5,10,20℃/min的条件下,探讨TPP/HDPE复合材料在20~700℃的热降解动力学行为。结果 Kissinger法研究结果显示,与仅采用聚磷酸铵和三聚氰胺作为阻燃剂的TPP/HDPE复合材料相比,采用聚磷酸铵、三聚氰胺和玄武岩纤维作为复合阻燃剂,可以提高木塑复合材料的活化能,添加玄武岩纤维可进一步提高利乐包装/聚乙烯复合材料的热稳定性;采用Coats-Redfern方法计算聚磷酸铵、三聚氰胺和玄武岩纤维作为复合阻燃剂的TPP/HDPE复合材料的动力学参数表明,复合材料热解反应第1阶段和第2阶段的表观活化能分别为35.26,171.16 k J/mol。结论研究结果为解决纸/铝/塑包装废弃物污染的回收综合利用探索了一条新的途径,研制的复合材料具有良好的力学和防火性能,可用于地板、墙板等建筑领域及包装领域。     

偶联剂对铜粉/纸/塑/铝电磁屏蔽材料弯曲性能的影响

以铜粉、利乐包装废弃物、高密度聚乙烯(HDPE)等为主要原材料,并使用偶联剂硅烷偶联剂(KH550)和钛酸酯偶联剂(NDZ401),通过溶液处理法(湿混合)和直接加入法(干混合)对铜粉进行预处理,进一步制备了铜粉填充纸/塑/铝复合电磁屏蔽复合材料。研究了在湿混合和干混合条件下,两种偶联剂的含量对复合材料弯曲性能的影响。结果表明,在KH550干混用量为2.0%、NDZ401干混用量为1.5%～2.0%条件下,材料的弯曲模量和弯曲强度最好;由红外分析推断,偶联剂的亲水端在溶液中均完全水解与铜粉反应,而另一端与基体直接或间接产生物理性缠绕或化学反应。     

椰叶纳米纤维素及高强度透明膜的制备与表征

目的以农业废弃物——椰子凋落叶为研究对象,提取纳米纤维素,并用其制备高强度透明薄膜。方法采用傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD),对经酸碱处理和研磨超声提取的纳米纤维素分析表征。采用扫描电镜(SEM)、UV-紫外分光光度计和万能力学实验机,对真空抽滤的薄膜的微观形貌、透光度和力学性能进行表征。结果纳米纤维素被完整地从椰子凋落叶中提取出来,结晶度达到56%。用其制备薄膜,弹性模量达到3.3 GPa,拉伸强度达到126.4 MPa,透光度达到88%。结论椰子凋落叶可作为纳米纤维素的提取对象,并可用于制备高强度透明薄膜及其他功能型包装材料。     

椰枝纤维基木塑复合材料的动态机械分析

为了寻找椰树枝叶适用于木塑复合材料的最佳部位,分别对分段部位进行化学成分分析,并以不同部位椰叶纤维制备木塑(WPC)复合材料,测定其弯曲性能、动态热机械性能。通过时温等效原理在实验基础上推测材料在更宽温度范围内的松弛转变曲线。结果表明,以整体未分段混合料制备的木塑复合材料的弯曲模量为3 463.95MPa,弯曲性能最好。在动态黏弹性测试过程中,在25~150℃范围内,观察到一个α松弛过程,且F-0(整体混合料)、F-1(椰枝细端)、F-2(椰枝中段)、F3(椰枝粗端)制备的木塑复合材料在α松弛过程中的活化能分别为516.481、617.216、693.546、557.851 kJ/mol。在75~145℃范围内,储存模量E'满足时温等效原理(TTSP)。     

氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜的制备及表征

目的 热带水果由于其特殊的生理特点不能像普通蔬果一样进行低温贮藏,极易由于高温导致果体的腐烂变质,能量触发式变色薄膜是一种新型的功能型材料,新型的示温标签可以警示不合适的贮藏温度,达到延长热带水果保鲜期的作用。 方法 通过在聚乙烯醇( PVA) 母胶中加入助剂,采用基板成膜制得能量触发式标签薄膜,并研究了温度、变色剂浓度、薄膜厚度、吐温 80 含量对标签性能的影响。 结果 实验的影响显著性大小依次为变色剂质量分数、薄膜厚度、温度、吐温 80 含量。 结论摇45 益 下向原有配料中加入质量分数为 2% 的变色剂、0 . 2% 的吐温 80 母液制备平均厚度为 0 . 09 mm的样本变色标签膜,各项性能达到最佳。     

基于NX MCD的机电概念设计与虚拟验证协同的研究

Mechatronics Concept Design是西门子计算机辅助设计软件UG NX嵌入的机电一体化概念设计模块。提出一种基于MCD的并行概念设计理念,运用OPC(OLE for Process Control)通讯技术作为实时虚拟验证的实现手段,并用某数控机床的概念设计过程作为实例验证,为机电一体化产品的设计提供了一种思路。     

椰子叶柄的解剖特性研究

目的研究椰子叶柄不同部位的纤维形态、维管束形态及组织比量等解剖特性。方法采用富兰克林离析法分离纤维,用Motic Images Plus 2.0软件测量纤维长度、宽度和腔径等形态参数。同时,用Images Pro Plus软件观察切片后维管束的形态,并测量其大小、密度及组织比量等参数。结果椰子叶柄的纤维长宽比为72,壁腔比为0.95,属于均匀分布的长纤维原料。椰子叶柄的维管束均匀分散于薄壁组织中,并于纵向呈现一定规律,其长轴、短轴、面积均由基部至梢部依次减小,密度及长宽比均是梢部最大。椰子叶柄的纤维组织比量高,且随基部至梢部含量增多。结论这是一种优良的植物纤维原料,可用于制备优质的包装用纸,并可在复合材料中发挥增强作用。