热成型包装技术和片材的发展

随着非日用必须品包装用热成型容器的增加,p_1S和PVC热成型杯、盘及泡罩包装制品的生产与使用热潮浪高一浪,发展似是颇为顺科。但对高技术的货架寿命要求较长的商品、微波食品以及无菌医用产品的包装来说,问题就复杂得多了。这些年来,工业界一直在寻找适当的阻隔材料,以便能够较好     

Ti55粉末合金的拉伸性能和薄壁筒体结构的成型

采用包套热等静压工艺制备了洁净Ti55粉末合金。根据Ti55预合金粉末的β转变温度选择了两个热等静压成型温度,分析了Ti55粉末合金对热等静压温度和后续的热处理制度的响应。结果表明:在940℃和970℃热等静压成型的粉末合金,其显微组织和拉伸性能的差别不大。考虑到在构件热等静压成型过程中存在温度/压力场分布不均匀引起的致密化波动效应,本文优选的热等静压温度为940℃。固溶时效热处理使粉末合金600℃的拉伸性能显著提高,其拉伸性能优于铸造合金,接近锻造合金的水平。有限元模拟仿真可辅助包套/模具设计,提高效率,是粉末冶金近净成型构件制备的有效计算仿真工具。应用有限元仿真辅助包套模具设计,采用热等静压工艺成型了Ti55粉末冶金薄壁筒体结构。     

塑料容器等温吹塑成型计算机模拟

针对等温吹塑成型工艺,建立了几何模型。基于粘度对剪切速率依赖性模型的材料,通过在Polyflow模拟软件中建立任务,利用网格重置技术,进行了计算机模拟分析,获得了型坯在吹塑过程中的厚度变化、型坯与模具的接触时间分布以及吹塑压力对吹胀时间和壁厚的影响,对容器生产过程中壁厚的控制有一定的指导作用。     

球形件液压胀形成形方案探究

目的解决球形件传统成形工艺冗余、困难的问题。方法提出了3种液压胀形成形方案,并利用有限元软件Dynaform,对每种方案进行了数值模拟。结果通过模拟分析,确定了各方案最佳模拟结果,获得了各方案壁厚分布情况,明确了成形缺陷形式以及产生的原因。最小壁厚位于球心横截面处,是危险区;当合模补料130 mm时,模拟结果显示最大壁厚减薄率最小,为16.5%。结论利用液压胀形可以成功成形球形件;补料方式对成形结果有很大的影响,合模补料成形质量最优,端头补料次之,无补料最差。     

IBC 内胆型坯初始尺寸预测与试验

目的鉴于壁厚控制的复杂性,建立基于有限元型坯尺寸的预测方法。方法采用WorkbenchPOLYFLOW分析软件模拟型坯吹胀的过程,获得均匀的型坯尺寸吹胀成型的IBC内胆壁厚分布;分析型坯初始尺寸对制件最终壁厚分布的影响;确定制件壁厚的薄弱部位及其相对应的型坯位置;调整型坯轴线方向控制点的初始尺寸,获得改善制件最终壁厚的型坯轴线方向的初始壁厚曲线。结果该曲线仿真壁厚极差为2.27 mm,通过大型中空成型机试生产,确定了型坯初始壁厚实验曲线,验证了预测型坯曲线的正确性。结论该尺寸预测方法缩短了生产周期,准确性高,具有较好的实际应用价值。     

碳纤维/环氧树脂预浸带铺放应力场及制品微观结构的模拟与实验

碳纤维/环氧树脂预浸带复合材料在铺放成型时,由于树脂基体与碳纤维之间的热膨胀系数存在差异以及成型时热-力参数作用下由于纤维的变形而导致纤维与基体接触处产生应力集中等原因,在制品材料中会产生热残余应力。针对碳纤维/环氧树脂预浸带复合材料的实际结构特点,利用ABAQUS有限元软件建立含有界面的碳纤维/环氧树脂预浸带复合材料的细观代表性体积单元(Representative volume element, RVE)有限元模型,采用实验研究和有限元仿真分析的方法,研究在温度-压力参数作用下预浸带铺放制品残余应力的分布规律及影响机理。首先,建立预浸带铺放时的温度和压力模型,研究不同温度和压力参数条件下碳纤维/环氧树脂预浸带铺放制品残余应力的分布情况。其次,采用耦合降温法模拟碳纤维/环氧树脂预浸带残余应力随纤维体积含量、铺放压力以及铺放温度的变化规律,并采用扫描电镜对不同工艺参数条件下预浸带铺放制品的微观结构进行分析。通过对模拟结果进行分析比较得到各因素对制品残余应力的基本影响规律;最后进行不同温度和压力等铺放参数对预浸带铺放成型时残余应力影响的实验测试研究。      

桥壳热冲压成型过程的数值模拟

应用三维弹塑性有限元模型和MSC.M arc软件对桥壳的热冲压成型过程进行了数值模拟,通过模拟桥壳在不同的冲压温度、冲压速度、摩擦条件下的成型过程,考察了冲压温度、冲压速度、摩擦条件对冲压过程中温度场、应力场分布的影响规律.研究发现:在桥壳热冲压过程中,应力和温度值虽然会随冲压温度等工艺参数的变化而变化,但它们的分布规律不变.在此基础上,确定了最佳的热冲压工艺参数,其中冲压温度应高于700℃,冲压速度应小于20 mm/s.     

带横向内筋张紧轮旋压成形分析

目的解决某型号带横向内筋张紧轮旋压成形困难的问题。方法运用有限元模拟软件,建立了张紧轮的有限元模型,选取了不同的坯料壁厚和旋轮圆角半径,对张紧轮旋压成形过程进行了数值模拟。结果获得了旋压成形过程中坯料壁厚大小和旋轮圆角半径大小对旋压力和成形质量的影响,并对结果进行了总结。结论通过分析壁厚和预成形轮形状对张紧轮旋压成形质量的影响,得出了最优的工艺参数值,对实际生产具有指导意义。     

树脂传递模塑成型工艺中嵌套效应引起渗透率变异的实验与数值模拟

树脂传递模塑成型工艺(RTM)中最重要的变形模式之一是厚度方向压缩。厚度方向压缩减小了织物预成型体的厚度,使织物预成型体局部结构形式发生改变从而引起嵌套效应。嵌套效应不仅会减少织物预成型体的厚度,增加纤维的体积分数并改变孔隙率,而且相邻织物层嵌套效应具有一定的空间分散性,从而使得织物预成型体渗透率具有变异性。本文针对低黏度树脂设计了一种实验装置用以测量局部渗透率的空间分散性,随后建立了随机嵌套单胞模型,利用ANSYS/CFX有限元软件实现了单胞填充浸润的数值模拟,通过流量分析获得局部渗透率,并研究了渗透率的统计分布。通过实验结果与数值模拟结果相对比,验证数值模拟结果的可靠性。最后,基于渗透率的统计分布建立了随机渗透率场,并进行填充浸润的数值模拟,通过与传统恒定渗透率的方法进行比较,证明该方法具有更高的先进性。研究结果可以对未来RTM工艺的稳健性优化提供依据。      

45钢表面喷丸强化工艺的模拟分析

为了研究高压水射流喷丸的工艺效果,选择合适的水射流喷丸工艺参数,利用ANSYS有限元仿真软件进行模拟分析,以玻璃为喷丸材料,45钢为靶体材料,采用LS-DYNA软件,建立喷丸与靶体的有限元模型,通过模拟喷丸冲击靶体的动态过程,得到弹坑的深度及最大残余压应力的分布情况,绘制工艺参数对弹坑深度以及最大残余压应力的关系曲线。结果表明:弹坑深度及最大残余压应力随着弹丸速度的增加而明显增加,而弹丸入射角度对于弹坑深度及最大残余压应力的影响则比较平缓;该仿真结果与试验结果相近。     

铝型材构件多点变曲率拉弯制件回弹研究

目的 研究不同预拉伸量和补拉伸量对矩形变曲率构件回弹的影响,以提高柔性三维拉弯成形精度。方法 用有限元模拟了矩形变曲率铝型材三维拉弯成形过程,并用试验验证了有限元模拟的精度,设计了5组不同的预拉伸量参数和补拉伸量进行三维拉弯成形有限元模拟。结果 大曲率和小曲率段试验和有限元模拟的回弹误差小于2 mm,表明有限元模拟分析可以很好地对矩形变曲率构件进行模拟。得出的数据表明预拉伸量对于小曲率弧段回弹的影响比对大曲率弧段的影响更大,当预拉伸量增长到1.0%以后,回弹的下降幅度不再明显;随着补拉伸量的增大,变曲率拉弯制件两段的回弹均得到较好的抑制,当补拉伸量为1.4%时,制件靠近夹钳端出现了缩颈缺陷,产生了较大的质量缺陷。结论 研究证明适量增加预拉量和补拉量能有效减小柔性三维拉弯成形回弹。     

不同缓冲材料的堆码包装振动特性分析

目的 研究物流运输中采用不同缓冲材料的堆码包装件的振动特性。方法 以缓冲材料聚乙烯泡沫(EPE)和聚苯乙烯泡沫(EPS)为研究对象,采用三维建模软件SoildWorks和有限元仿真软件Workbench建立有限元模型进行模态与谐响应分析,结合扫频振动试验和随机振动试验对各层堆码件的振动响应特性进行分析。结果 2类包装件共振频率处的第一激励能量都大于第二激励能量,振动幅值随层数增加而升高。EPE包装件第一和第二共振频率的激励能量占比分别为35.7%和3%,EPS包装件第一和第二共振频率的激励能量占比分别为26.8%和16.8%。EPE包装件共振区域主要分布于15～40 Hz,而EPS包装件共振频率区域分布于15～40 Hz和60～80 Hz。三层堆码件的中上层包装件受第一共振频率控制,EPS材料的底层包装件受多个共振频率影响,EPE材料的底层包装件受到第二共振频率控制。结论 经过循环载荷作用后的EPE的吸振缓冲性能优于EPS的。通过试验与有限元仿真数据绘制了相应的防振性能曲线,同时验证了有限元仿真的可靠性。这为堆码产品选择不同缓冲材料组合提供了的理论指导。     

某型包装箱跌落动力学仿真分析

目的研究某新型导弹包装箱跌落工况下的冲击动力学响应,校核箱体结构是否满足设计要求。方法采用有限元仿真技术,研究包装箱结构跌落冲击动力学行为。建立箱体结构三维仿真模型,分析水平跌落和棱边跌落等2种工况,得到箱体的应力分布以及加速度响应,进一步对仿真分析结果的可靠性进行试验验证。结果 2种跌落工况下,箱体所受最大应力均小于材料的屈服极限。经跌落试验测试,箱体结构完好,无损伤和变形,试验结果与仿真结果吻合。结论有限元分析结果合理可靠,包装箱结构性能满足设计要求。     

真空平板玻璃托盘集装包装系统设计与跌落测试验证

目的 对真空平板玻璃进行托盘集装包装系统设计,并进行跌落仿真测试,验证包装方案的可靠性。方法 提出运输包装设计五步法。第1步产品及流通环境调研,得到相关信息;第2步包装方案设计及建模,选用瓦楞纸板、胶合板、EVA泡沫和捆扎带等包装材料,利用SolidWorks软件进行三维建模,建立各跌落工况下的几何模型;第3步有限元模型建立,对各包材选用合适的材料模型,并利用试验测得相关性能参数,在所建几何模型的基础上进行接触设置、网格划分和载荷设置;第4步有限元模型可靠性验证,对模型进行实际试验和相应仿真测试,两者结果对比分析;第5步多工况下仿真测试,涉及跌落、冲击、振动等。结果 展示最具代表性的角、面和棱跌落仿真测试与相应试验结果,最大误差小于10%,验证了有限元模型的可靠性。进一步展示了跌落下各块玻璃的响应加速度,其中峰值加速度远小于真空平板玻璃脆值所允许的加速度,满足防护要求。结论 基于上述运输包装设计五步法,所提出的包装方案满足跌落防护要求,也证实了基于该五步法进行包装防护设计的可行性。     

基于补偿因子的直弯边下陷零件回弹补偿研究

橡皮成形是飞机钣金零件制造的一种重要成形工艺,回弹是橡皮成形过程中主要缺陷之一.为提高钣金零件橡皮成形效率,基于补偿因子对下陷区回弹补偿进行研究,实现钣金零件一步法成形.首先对弯曲回弹公式进行推导,结合弯曲过程中刚度概念引出补偿因子作为直弯边下陷零件回弹补偿公式;然后利用CATIA二次开发功能将补偿公式写入程序并与数据库进行连接,并对直弯边下陷零件进行回弹补偿;采用Pamstamp 2G软件对橡皮成形过程进行有限元模拟,通过实际成形试验对带补偿因子的回弹公式进行验证,最后将模拟值和试验值进行比较.结果表明:有限元模拟过程能够很好的预测回弹,补偿结果达到精准成形要求且误差在0.5°范围内,成形压力对回弹影响很小.对于下陷成形,需要较大的成形压力才能达到一次成形的目的,验证了补偿因子回弹公式的可靠性.     

沉积铜箔用阴极辊钛环轧制驱动辊转速研究

基于有限元模拟软件Deform-3D和三维造型软件建立有限元模型进行模拟。选取不同的驱动辊转速(1.75 rad/s、2.25 rad/s、2.75 rad/s、3.25 rad/s)针对模拟结果考虑不同的驱动辊转速对环坯温度场、等效应变、环件表面微观组织以及成形性能的影响。综合分析得出环坯轧制过程中驱动辊的最佳转速为1.75 rad/s,并进行了实际生产验证,验证结果与模拟结果吻合。     

包装件缓冲特性的有限元仿真可靠性分析

目的研究计算机有限元仿真在缓冲包装研发环节的可靠性。方法利用计算机仿真进行缓冲包装研发,能够较全面地提供所需参数,缩短开发周期,但计算机仿真的可靠性有待进一步验证。通过Ansys Workbench对智能灯泡包装件的缓冲特性进行仿真分析,主要分析包装衬垫的加速度响应,并结合传统的振动与跌落试验进行对比。结果振动、跌落的仿真结果与真实试验的结果误差分别为9%和15.91%,排除客观存在的误差,两者差异在可接受范围内。结论验证了有限元仿真方法在缓冲包装研发环节的可靠性,可为传统的包装研发环节提供新方法。     

压缩过程中现场发泡包装材料微观结构的有限元分析

将现场发泡包装材料微观模型简化为蜂窝模型,利用有限元法分析了其微观结构压缩过程的变形规律,并通过发泡材料的实际压缩试验,证明了有限元模型模拟现场发泡材料微观结构的可行性。通过分析现场发泡材料的发泡化学原料灌注量(PFL值)的改变对其应力应变曲线的影响,证明PFL值大的现场发泡材料的缓冲性能较好。