基于FDM 3D打印机三喷嘴挤出机构结构设计与改进

在深入研究3D打印机工作机理的基础上,充分考虑现有挤出机构在成型精度及成型速度等方面的问题,对3D打印机挤出机构进行了设计及改进,建立了新型三喷嘴挤出机构模型,通过三维造型软件进行虚拟设计,得到最优设计模型。经过性能对比分析,所设计的挤出机构达到了设计要求,为提高打印速度和改善工件成型精度提供了一种有效的解决方案。     

FDM-3D打印机的精度治理与误差补偿研究

分析出影响FDM-3D打印单层面体轮廓几何精度的误差来源,提出几何误差的检测项目和精度治理方法,在建立单层面体曲线轮廓误差预测模型的基础上提出了相应的误差修正技术,并提供了人为设误轮廓曲线的生成方法,为提升FDM-3D打印成形几何精度提供了有效途径。     

大幅面三喷嘴3D打印机设计

目前,基于FDM技术的3D打印机已经得到了广泛应用,但现有的3D打印装置还存在着打印效率和表面成形精度二者不可同时提高的瓶颈问题。文中针对上述问题提出了全新的三喷嘴打印模式,采用不同直径的喷嘴分别打印不同的工件结构,设计小直径喷嘴打印工件表面用于提高表面精度,设计大直径喷嘴打印内部支撑及辅助支撑用于提高打印效率。设计并联混合传动机构,消除动力源给传动机构带来的负载问题,在确保可靠稳定运行的前提下,增大打印幅面。采用三维建模对其进行虚拟结构的设计及优化,应用静力学分析对传动机构进行可靠性验证,采用流体力学分析对挤出机构内部流体的速度场和温度场进行模拟。通过三喷嘴3D打印装置样机进行实验测试,对打印模式、打印效率、表面精度和尺寸精度等性能参数进行检测,验证所提出打印模式的可行性,实现了打印效率和表面精度的同时提高,并且还提高了打印尺寸精度和打印幅面,为大幅面高精度的3D打印技术的研究奠定了基础。     

基于ABAQUS的FDM工艺3D打印机喷嘴温度场模拟及结构优化

喷嘴温度是影响FDM工艺3D打印机打印质量的重要参数,不合理的温度参数易造成打印速度慢、堵塞、断丝等问题。对传统喷嘴工作过程中温度场分布情况进行了有限元模拟,发现其存在温度场分布不合理等问题,针对这些问题提出了结构优化方案。利用ABAQUS有限元软件对结构优化后的喷嘴温度场进行了模拟,通过与传统喷嘴温度场分布和热量传递情况的对比和实验验证,发现结构优化后的喷嘴比传统喷嘴在工作过程中更具有优势,同时结构优化后的喷嘴还可在保证打印件质量的情况下进一步提升打印速度。     

静电微泵的3D流固耦合动态特性分析

采用任意拉格朗日—欧拉(ALE)描述建立了无阀微泵的静电-结构-流体全耦合三维模型,数值仿真表明:泵内流体的动态特性与泵膜的运动存在着密切的关系;扩散/收缩口单元两端的压力差必须达到一定值后才有"整流"泵送效用;泵腔内流体压力的分布几乎一致;流体流动的最大雷诺数远小于宏观条件下认定的临界雷诺数;流体黏滞损失的非线性不容忽视。     

一种多色3D打印机的设计与分析

目前桌面级FDM 3D打印机具有结构稳定性差、打印产品成型颜色单一的缺点。为了解决FDM3D打印机的不足,基于普通的并联臂FDM 3D打印机,进行机械结构设计与优化和控制系统设计与开发,设计出一种FDM的多色3D打印机。通过整机实验平台的搭建和3D产品打印的实验,该多色打印机能够实现多种颜色的混色打印,为FDM 3D多色打印提供了一种新的解决方案。     

双喷嘴3D打印机挤出机构的设计与分析

建立了3D喷墨打印机两喷嘴喷头的具体参数模型,试验验证了压电陶瓷变形与电压的一般关系。基于压电陶瓷尺寸的选择,设计了二级柔性铰链放大驱动机构,在胡克定律的基础上,得出了变形量与输出端阻力之间的关系。     

超临界660MW机组喷嘴流固耦合有限元分析计算

利用有限元软件对超临界空冷660 MW机组喷嘴室进行流固耦合分析,计算稳态温度场及蒸汽压力载荷作用下的热应力,得到喷嘴室整体的等效应力分布。以CFX工程软件为工具,通过喷嘴进出口参数,分析求解喷嘴的温度场和压力场,再通过有限单元法进行插值,得到Abaqus工程分析所需要的边界条件,继而求解得到整个喷嘴的等效应力分布,经验证,该方法可行,可靠,可为喷嘴的设计及安全运行提供参考。     

基于FDM型3D打印机喷嘴温度系统的PID优化设计

采用实验的方法采集FDM型3D打印机喷嘴处温度数据,将其拟合成温度飞升曲线,分析出喷嘴温度控制系统属于一阶惯性环节加延时环节,判定该系统的数学模型,计算出系统的相关参数,通过Simulink模型仿真和优化,得出系统PID最优解,使得喷嘴温度控制系统响应速度快,稳定性好,达到对温度的控制要求。     

基于三维线性插值的离心泵叶轮流固耦合模拟

采用三维线性插值方法,对FLUENT仿真得出叶轮上的流体压力分布数据进行转换,获得可供ANSYS分析用的节点数据,采用ANSYS模拟软件,对加载压力分布数据的叶轮进行强度分析,结果表明在离心泵叶轮流固耦合模拟中应用三维线性插值的方法,在保证计算准确率的前提下减少了计算量,为叶轮的流固耦合模拟提供了一种较为精确的方法。     

一种H-bot极坐标3D打印机的结构设计

对传统FDM型3D打印机的机型结构进行了研究,设计了一种极坐标3D打印机。采用一种H-bot同步带结构替代传统笛卡尔坐标运动结构,由机架两台步进电机协同驱动打印头在XOZ平面内的X轴方向和Z轴方向的直线运动,打印平台沿Y轴的直线运动转换为打印平台转盘的旋转运动。H-bot极坐标3D打印机的单台步进电机负载较小,机型更加紧凑,机械结构更为简单。     

基于热-流-固耦合的刀片内冷却性能分析

在机械加工中,车削温度对工件表面加工质量和刀具使用寿命有重要影响.设计了一种具有高效内冷却的刀具,在刀片内部设有储液凹槽,在凹槽内设有菱形肋柱,可以实现切削液对刀片的高效冷却,降低加工过程中刀具的切削温度.基于热-流-固耦合对刀片内冷却性能进行分析,在转速为600 r/min,切深为1.5 mm,工件直径为90 mm,进给率为0.3 mm/r的工艺参数下,计算前刀面的热流密度,并得到刀具的温度场.改变热载荷条件,在相同热源条件下,与其它刀具进行对比.结果表明,刀片材料采用YT5硬质合金,切削热载荷为107 W/m2,所设计的具有内冷却的刀具在切削过程中的最高切削温度为172.58℃,比其它刀具的切削温度低26.62 K.     

基于IQN-ILS流固耦合算法的改进及应用

针对IQN-ILS流固耦合分离迭代算法存在的稳定性问题,对如何在管道流动的流固耦合数值模拟中提高计算稳定性进行了研究,提出了将松弛因子引入IQN-ILS算法和混合使用Aitken和IQN-ILS的两种基于IQN-ILS算法的改进算法,在CFD开源C++类库Open Foam的基础上开发了新的流固耦合求解器,编程实现了提出的改进算法,并通过二维标准算例验证了所开发的流固耦合解器的有效性,最终将改进算法应用到三维管道流动算例中。研究结果表明,所提出的改进算法均能够提高计算的稳定性,取得了很好的效果。     

疏通3D打印机喷嘴装置建模与运动仿真

为观察疏通3D打印机喷嘴装置的运动情况,利用UG软件首先对组成装置各部分零件建立了三维实体模型,然后对所建立的各部分零件进行虚拟装配,进而对装置进行运动仿真,该方法可直观地观察疏通3D打印机喷嘴装置的具体过程,并在此基础上成功研制出物理样机,为更加优化疏通3D打印机喷嘴装置提供了依据和有益参考。     

基于双向流-固耦合的血管支架疲劳性能分析

为了评估支架厚度对植入血管后疲劳强度的影响,建立血管、支架与血液三者的双向流-固耦合模型,通过有限元分析计算方法,采用Ansys软件模拟分析支架植入过程中及植入后的疲劳行为,实现了结构固体力学分析与流体动力学分析的耦合计算,得到了支架在一个血液脉动载荷作用下的数值结果。根据模拟结果,通过Goodman准则与动态安全因数对植入后的支架进行疲劳性能评估。结果显示,血液的多组分性对支架的应力波动影响较大;支架的厚度对于支架应力分布几乎不产生影响,但是对疲劳性能影响较大。     

液罐车流-固耦合分析及优化设计

在液罐车转向的过程中,罐体内液体的晃动会对液罐车产生侧向冲击力和侧倾力矩。以非满载液罐体为研究对象,采用流体体积法(Volume of fluid,VOF)对转向工况下的液体晃动进行数值分析,获得了侧向加速度和充液比对液晃的影响规律。建立液罐车侧向动力学模型,仿真结果表明,充液比为50%~70%时液罐车侧翻阈值较小。对罐体内部结构进行优化设计,设计一种倒V型防波板装置来降低液体对罐壁冲击。研究了9种倒V型防波板在不同充液比时的减晃效果,结果表明,安装三块夹角为150°的V型防波板防晃效果最好。搭建缩比液罐车侧倾台架,利用电动液压缸举升整个钢板平面和滑台以模拟罐车侧倾状态,同时滑台带动罐体向反方向平移,实现质心位置纠正,从而减小液体侧向晃动力与侧倾力矩,提高了液罐车的侧向稳定性。     

浅谈一种CoreXY结构的3D打印机设计

本文设计了一种基于CoreXY结构的能实现一定打印实物能力的3D打印机,即基于CoreXY结构双Z轴的3D打印机。该打印机选用电机和同步带的结构使打印运作,为了使打印机打印范围和结构更加合理简便,利用制图软件画出CoreXY3D打印机的部分非通用件。利用三维和平面尺寸,确定所需要3D打印和亚克力板切割的零件尺寸。本文主体着重于研究CoreXY结构的设计及其可行性,我们参考了市面上热门机型的打印原理和其结构的可行性并验证CoreXY结构的可行性。总结出使用CoreXY结构的使用FDM（热熔层压法）的3D打印机有能力完成实物的打印工作。     

基于ADINA的轴流泵叶轮流固耦合分析

采用了SIMPLEC算法、RNG k-ε湍流方程对轴流泵叶轮进行流固耦合分析,得到不同工况下叶轮内部应力与应变,流体流速分布情况。结果发现,叶轮的最大应变和应力均发生在叶片和轮毂连接的部位,并随着扬程的增大而减小;叶片的最大变形发生在末端;叶片背面发生明显的回流。     

基于Workbench的卧式砂磨机流固耦合分析

卧式砂磨机目前被广泛应用于涂料、化工和制药等领域,对卧式砂磨机的研究传统上停留在实验分析阶段,现通过将Ansys Workbench中的Fluent和Static Structural进行单向耦合对不同转速下的研磨装置进行仿真分析,得到了不同转速下研磨盘表面应力的变化。采用流固耦合的方法可以为研磨盘的结构形式研究提供参考。