聚合物注塑内应力计算的蠕变模型

从聚合物粘弹性理论出发,构建了注塑制品内应力计算的蠕变模型。结合蠕变试验结果,分析聚合物注塑粘弹性行为的非线性响应,并提出在应力、温度作用下聚合物弹性模量和粘度的计算公式。在此基础上,利用有限元法对工程塑料ABS(Acrylonitrile butadiene styrene)平板注塑制件脱模前的内应力进行了模拟计算并与相关试验数据及模拟结果进行比较。结果表明该模型计算精度较高,且计算过程简便,为进一步准确预测注塑制件内应力提供了新的途径。     

精密注塑制品残余应力的试验研究及其计算

注塑残余应力对精密注塑制品的力学性能和光学性能等有重要影响,是精密注塑制品质量控制的关键指标之一。为研究注塑成形过程中残余应力的发展,以丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(Acrylonitrile butadiene styrene,ABS)塑料为研究对象,对其模内蠕变行为进行试验研究。将热弹性模型计算的收缩应变与试验测量的收缩应变之间的差值定义为制件的模内蠕变,得到注塑工艺条件对模内蠕变的影响规律。在此基础上构建计算精密注塑制品残余应力的蠕变模型。模型中的材料弹性模量可由Tait方程计算得到,粘壶系数采用反演方法计算得到。利用该模型结合薄壳有限元法对ABS平板注塑件残余应力进行计算,对计算结果进行试验验证,并与普通的松弛模型计算进行比较。计算结果表明,该模型的计算精度高于普通的松弛模型,是解决精密注塑制品残余应力预测问题的新的有效方法。     

基于粘弹本构模型的注射成型充填过程模拟研究

为反映聚合物粘弹属性对注塑产品质量的影响,基于粘弹本构模型,对三维薄壁制件的注射成型充填过程进行了数值模拟研究。针对三维薄壁件,经合理简化假设,建立了其充填成型过程的数学模型,采用不可压缩Leonov粘弹本构模型。采用有限元/有限差分法来求解压力场和温度场,采用控制体积法来实现前沿界面跟踪,采用4阶龙格-库塔方法求解弹性应变张量。以一薄壁圆盘为例,对其注射充填过程中的充填时间及压力、剪切应力和第一法向应力差分布进行了数值模拟。模拟结果与前人的实验结果吻合较好,说明了本文建立的模型和数值方法的有效性及可靠性。     

微注射成形制品质量影响因素分析

在不同工艺条件下进行聚合物和粉末微注射成形试验,制得微米级的聚丙烯和二氧化锆陶瓷微结构,微型腔采用感应耦合等离子深槽刻蚀技术在硅模具镶块上加工。分析微注射成形工艺及硅模具对微结构的填充、尺寸精度及表面质量的影响。不合理的工艺参数容易导致微结构出现填充不足、表面粗糙、气孔等缺陷,提高模具温度和注射压力以及注射前模具抽真空有利于微型腔的填充,模具抽真空还可以改善微结构件的表面质量。深槽刻蚀后的硅模具表面粗糙度为0.31 μm,填充完好的聚丙烯微结构及陶瓷微结构素坯表面粗糙度不再受注射工艺参数的影响,其值近似于刻蚀后的硅模具,亚微米级粉末的使用可以明显改善烧结后陶瓷微结构的表面粗糙度。     

基于粘弹性材料标准固体模型的接触问题数值方法研究

基于粘弹性材料标准固体模型给出了一种求解刚性滚筒以给定速度滚过粘弹性体问题的数值解法。在这一方法中,问题的解被展开成付立叶级数的形式,以标准固体模型描述粘弹性材料的力学性能,借助标准固体模型三维微分形式的本构方程来建立付立叶级数各阶系数之间的函数关系,从而在粘弹性体的边界上建立边界元方程实现问题的求解。最后,以一个移动载荷作用在粘弹性半空间上的算例验证了方法的正确性。     

神经网络在注塑材料选择系统中的应用

分析了注塑制品的功能要求与注塑材料性质之间关系，提出了一种基于人工神经网络的注塑制品材料选择系统。该系统具有可扩展性，新材料可以方便地添加到选材系统中。     

直线共轭内啮合齿轮副啮合强度分析

对直线共轭内啮合齿轮泵的齿轮、齿圈进行了静力分析。考虑油压对轮齿的影响,分析啮合过程中的力和力矩,利用赫兹公式计算出接触应力,并与有限元法计算的接触应力比较,结果显示两者的计算结果基本一致。结合理论公式与有限元软件,分别对直线共轭内啮合齿轮副啮合强度进行分析,对内啮合齿轮泵的研究有一定的参考价值。     

一种铁素体钢热变形流变应力行为

利用Gleeble热力模拟试验机在温度为1 123～1 473 K和应变速率为0.001～0.1 s-1的条件下对试验钢进行了热压缩变形试验,测定了其真应力-应变曲线,试验结果表明:试验钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,流变应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大。通过线性回归分析确定了试验钢的流变应力本构方程。     

GH4169合金的高温应力松弛行为及蠕变本构方程

针对涡轮盘用GH4169合金,在不同温度(550,650,750℃)下开展了应力松弛试验,并根据应力松弛曲线建立了蠕变本构方程。结果表明:GH4169合金在不同温度下的应力松弛曲线呈现出相同的特点,整个应力松弛过程可以分为快速松弛和缓慢松弛并趋于稳定两个区段;拟合曲线与试验曲线的符合程度表明二阶指数衰减函数可以很好地用来描述该合金的应力松弛过程;不同温度下应力-蠕变应变速率关系曲线可划分为低应力区、过渡区和高应力区三个区段,在低应力区与高应力区,应力与蠕变应变速率关系基本呈线性相关;通过Origin8.0软件对应力-蠕变应变速率关系曲线进行拟合得到了不同温度下的材料常数,建立了该合金的蠕变本构方程。     

水壶手柄注塑件的模具设计与加工

分析了某款水壶的手柄和壶口一体注塑件的外形和结构,针对加工及出模难点,合理地安排了加工工艺并设计了嵌入式顶针的模芯,该模芯兼有滑块和顶针的双重功能,很好地解决了生产中的难题。