基于细胞打印的压电式喷墨头研究进展

目的综述细胞打印用压电式喷墨头的研究进展。方法从压电式喷墨头的角度出发,总结压电式喷墨头中影响细胞打印的关键因素,主要包括喷墨腔内部的压力波形态、压电陶瓷驱动器、喷墨头内部流体动力学特征以及喷嘴几何形状设计等对压电式喷墨头喷射行为的影响,同时针对各因素对细胞打印的具体影响进行分析讨论。结论研究成果对当前普通桌面打印机如何改进应用于细胞打印,优化细胞打印用压电式喷墨头的设计方案以及促进细胞打印的应用发展具有重要的指导意义。     

压电式喷墨的建模与分析

通过建立一维喷墨模型,对压电式喷墨过程进行了阶段分析,并结合牛顿第二定律、动量守恒定律和能量守恒定律,对作用在压电元件上的电压与相应的压力之间关系进行了分析,对油墨在管腔中的运动进行了描述,并分析了液滴形成的条件以及形成液滴的大小和速度变化,最后通过实验分析了表面张力和喷射速度对墨滴形成的影响。     

DOD 式压电喷墨打印系统液滴形成过程的数值模拟

目的研究DOD式压电喷墨打印系统液滴形成过程。方法简化压电式喷墨打印头的几何模型,建立基于流体体积法的流体仿真模拟系统,模拟给定压力条件下液滴生成的全过程,并以此进行数值实验来评估油墨的表面张力和黏度对喷墨中液滴形成形态的影响。结果给出不同瞬间液滴的形态,得出适合于给定条件的最优参数组合。引入流体力学中的无量纲常数Z,评价表面张力和油墨黏度在耦合作用下液滴的成形状态。确定表面张力约为40 mN/m、黏度约为10 Pa·s、无量纲常数Z为4.56的油墨能够得到理想的单液滴喷射形态。结论将仿真的结果应用到实验中,对比分析可知吻合较好,证明了数值模拟的可靠性。     

柔性基底喷墨打印墨滴数值模拟与实验

目的研究喷墨过程中流体物性参数对喷墨质量的影响。方法采用数值模拟方法,基于流体体积法建立仿真模型,以不同粘度和表面张力的流体为研究对象,通过分析墨滴形成及铺展过程的形态变化,探索流体的物性参数(粘度、表面张力)对于墨滴成形过程的影响,得出高质量喷墨印刷的流体物性参数范围,并在柔性基底上印刷UHF(超高频)天线来验证模拟结果的可靠性。结果使用无量纲常数Z表征流体的可喷印性能,数值模拟结果表明表面张力为40 m N/m,粘度为10 Pa·s的墨水能达到良好的喷印状态。结论通过实验观测墨水的喷射过程,与模拟结果对比具有较高的重合度,数值模拟结果可以较准确地预测墨水印刷质量,经测量可知印制天线满足使用要求。     

基于硅基太阳电池栅极多次喷印优化技术的研究

以不增加印刷材料成本和栅线电阻值为前提,提出了采用变墨滴体积多次喷印工艺方案。采用该方案印刷硅基太阳电池,主要通过减小太阳电池栅线的线宽,来达到提高太阳电池能量转换效率的目的。     

喷印工艺控制参数对水性油墨墨滴形态的影响

目的为了提高水性油墨的喷墨印刷质量,通过控制喷印工艺参数以获得良好的墨滴形态。方法分析喷印工艺控制的关键参数以及墨滴形态的表征参数,通过单因素工艺参数对墨滴形态影响的实验,分析电压、点火频率和脉冲宽度对墨滴形态各评价指标的影响程度,并运用AHP法构建墨滴形态的质量分析模型;通过多因素工艺参数组合对墨滴形态影响的正交实验,分析各工艺参数与墨滴形态参数之间的关联性,并结合质量评价模型综合评判喷印工艺参数对墨滴形态的影响。结果喷印工艺参数电压、点火频率和脉冲宽度共同影响墨滴形态的质量,脉冲宽度对其影响最大,点火频率次之,电压的影响程度最小,其权重分别为0.462,0.272,0.266。结论水性油墨喷印工艺中,通过合理地控制喷印工艺的关键参数,可以有效地提高墨滴形态质量,从而获得良好的印刷品质量。     

基于压电喷墨印刷的墨滴速度大小的理论研究

通过分析压电喷墨印刷的驱动原理及波传导理论,并结合牛顿第二定律、压电驱动器的在驱动电压下的体积位移和窄通道下压力波的算法公式,推导出了墨滴速度的算法公式,最后分析了其影响因素。     

基于PVDF压电传感器测量振动结构体积位移

控制振动板结构的体积位移是降低结构总声功率的一种有效策略。本文以工程常见四端位移为零的振动板为例，提出一种新的压电式传感器的设计方法测量体积位移。利用正弦函数展开近似表示固定板振动位移，通过设计特殊形状的PVDF压电薄膜，使PVDF输出信号为所需要的振动结构体积位移。结果表明这种体积位移传感器不仅适用四边简支、四边固定以及介于两者之间的边界条件板结构，而且作为一种误差传感器测量振动结构体积位移是可行的。并对实验数据进行了分析比较。     

基于图像分析法对喷墨打印纸图像清晰度的研究

通过对图像的实验研究,主观测试比较了纸样间的色彩再现效果,并验证清晰度分析法的合理性.随着纸张打印分辨率的增加,线宽值更接近1,即清晰度也相应提高.对于实验的4种纸样,可以看出HP纸样的清晰度最佳,与主观评价结果相一致.从而有助于消费者根据自身需求,选择适合的喷墨打印材料.     

基于Fluent的涡流管数值模拟与结构优化研究

以Fluent数值模拟为基础, 理想二氧化碳气体为工质, 采用5因素5水平的正交分析法, 模拟研究了各结构参数对涡流管制冷性能的影响。结果发现:当冷流比为0.4时, 热端管径为4.32 mm、喷嘴流道数目为2、冷孔板直径2.39 mm、涡流管长103 mm、调节阀出口面积5 mm²的涡流管, 获得最大制冷效应13.53 K。     

旋进旋涡流量计结构参数优化研究

借助计算流体力学(CFD)方法对旋进旋涡流量计进行了研究,获得了流量计内部流场信息,验证了在流量计工作范围内旋涡进动频率与流量之间良好的线性关系.重点对几种旋进旋涡流量计结构改进优化方案进行了仿真分析,这些结构优化方案包括在旋进旋涡流量计起旋器入口加装导流叶片、改变扩张段的扩张角和改变收缩比.结果发现,加装导流叶片可以显著减小流量计压力损失,并可增加涡核的旋转强度,使得检测信号的强度得到增强,从而扩展了测量下限;收缩比和扩张角过大和过小对于流量计性能都不利,存在一个最佳值.     

压电喷墨驱动器特性研究及参数优化

目的 研究压电驱动器结构参数对其驱动性能的影响,并对其结构进行优化,为进一步研究压电喷墨的喷射特性奠定基础.方法 总结近年来压电喷墨印刷技术的研究现状,利用有限元数值模拟软件Comsol Multiphysics建立压电驱动器的数值模型,分析压电薄膜PZT、SiO2振动板和Parylene保护层这3个部分的结构尺寸对压电驱动器位移的影响规律,并且利用正交试验方法确定压电驱动器主要部件的最优尺寸.结果 压电驱动器的结构尺寸对其振幅有较大影响,不同的结构组合可以得到不同的压电驱动器位移.在压电薄膜与振动板宽度之比为0.7,振动板宽度为140μm,保护层厚度为0.7μm,振动板厚度为0.9μm,压电薄膜厚度为1μm时,驱动器位移达到最大.结论 通过对压电驱动器的结构尺寸进行优化,可使驱动器位移达到最大,从而使其驱动性能最优.     

基于OMA试验模态参数的砌体结构有限元建模及修正

依托重庆新红岩隧道工程,选典型2层砌体结构进行隧道施工爆破振动激励的OMA试验,采用等效体积单元法建立能准确反映砌体结构真实动力特性的有限元模型;探讨砌体用不同材料模型所得分析频率与实测频率误差及二者振型相关性;据OMA试验模态参数,基于砌体与混凝土材料参数的结构固有频率灵敏度分析,选择合适的修正参数进行有限元模型修正研究。结果表明,二层砌体结构前4阶固有频率位于9~25 Hz;较用各向同性模型而言,砌体采用各向异性模型时计算所得前4阶频率与实测频率值更接近,振型相关性更好;修正有限元模型中材料密度、弹性模量、剪切模量后频率与实测频率间误差明显减小,结构模型动力特性更符合实际,正交各向异性材料模型修正最准确。     

基于扩展有限元的钢瓶爆破数值仿真研究

金属钢瓶的爆破压力是其重要的安全技术指标,目前的数值计算方法不能有效对气瓶的爆破压力进行准确预测。提出了基于扩展有限元的数值计算方法对钢瓶的爆破进行了数值仿真,仿真结果表明该方法能准确预测钢瓶的爆破压力,可以为钢瓶工程设计和事故预防提供支撑。     

基于输出特性仿真的引信传爆管结构优化?

针对引信细长传爆管结构可生产性差的问题,应用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA对不同结构和不同长度的传爆管输出特性进行了仿真,得到了不同结构和不同长度传爆管起爆后作用在战斗部炸药柱各点上的压力-时间历程曲线,并通过冲击起爆理论判断不同结构和不同长度传爆管的起爆能力。结果表明,输出端面带有聚能凹槽的传爆管相比于传统的平底传爆管,起爆能力较强,所需传爆药量少,轴向尺寸也最短。39发起爆试验验证了仿真可信性。     

线性聚能装药结构的数值仿真优化

以药型罩开口50 mm为例,利用LS—DYNA对线性聚能装药侵彻钢板的性能进行了数值模拟,通过对装药结构多次正交优化,得到的最终设计方案为三锥形外锥的药型罩,并得到了对应的装药结构,使数值仿真的侵彻过程中射流没有拉断现象,侵彻效果超过了药型罩母线长度的2倍以上(药型罩开口的1.5倍以上)。     

两材料组合楔形罩 LSC 结构参数正交优化研究

为了了解各因素对两材料组合楔形罩线型聚能装药射流成型的影响规律,获得其较优的结构参数组合,运用正交设计方法对其进行优化设计,采用 L 9（34）正交表获得了不同的数值模拟方案,利用 ANSYS/LS-DYNA 对各方案进行了数值模拟,获得了各方案的最大射流速度和射流断裂前的最大长度。结果分析表明：无论是内工业纯铁外紫铜材料组合还是内紫铜外工业纯铁材料组合罩结构,各因素对射流速度和射流长度的影响规律由主至次分别为 a→2α→δ2→δ1和δ1→a→δ2→2α,对射流速度均选择2α3-δ13-δ23- a1为优化方案,对射流长度则分别选择2α3-δ11-δ22- a1和2α1-δ11-δ21- a1为优化方案。     

基于不同残差的动态有限元模型修正的比较研究

基于模态试验结果的设计参数型动态有限元模型修正方法,较多地采用模态频率、反共振频率、模态振型以及振型相关系数等参数。分析了以上四种参数用于模型修正的优缺点,采用欧洲航空科技组织的基准模型- GARTEUR飞机模型,通过数值仿真对利用模态频率、模态频率加反共振频率、模态频率加振型以及模态频率加振型相关系数等不同残差的修正进行了比较研究。结果表明,模态频率与反共振频率是优选的两种参数。     

车用千斤顶上支成形有限元分析及工艺优化

目的 解决千斤顶上支外缘不规则曲面混合翻边成形过程中容易出现的破裂等缺陷问题。方法 基于Dynaform软件对千斤顶上支进行冲压仿真模拟,分析凸凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力对千斤顶上支成形的影响规律,并结合成形极限图、厚度变化云图等,采用控制变量法、正交实验对其工艺和参数进行优化。结果 经有限元分析和正交优化的千斤顶外缘曲面翻边工艺如下：凸模圆角为过渡圆角结构,其齿顶大圆角和边缘小圆角半径分别为3.5 mm和0.7 mm,凹模圆角半径为3.5 mm,凸凹模间隙为2.8 mm,压边力为50 000 N。结论 采用最佳工艺方案可生产出合格制件,实际成形件的减薄情况与模拟结果基本一致,所得成形工艺参数对制件的影响规律可为研究不规则曲面混合翻边成形提供一定的参考。     

基于dynaform的汽车隔热板成形性能研究

目的针对汽车隔热板的主要成形缺陷问题,通过工艺参数优化,获得成形质量良好的隔热板零件。方法首先对影响隔热板成形质量的工艺参数进行了理论分析,基于ETA/dynaform软件平台对隔热板的成形过程进行了模拟,然后通过正交实验优化对各工艺参数进行了优化。结果分析各成形工艺参数组合下的汽车隔热板成形质量情况,筛选出了隔热板成形质量良好的最优参数组合。结论采用最优参数进行模拟验证,模拟结果显示隔热板的成形质量较优,为生产实际提供了参考;摩擦因数、压边力对成形质量的影响最大,实际生产过程中,保证良好的润滑条件是获得合格隔热板零件的重要条件。