考虑纤维随机分布的复合材料热残余应力分析及其对横向力学性能的影响

建立了考虑纤维随机分布并包含界面的复合材料微观力学数值模型,模拟玻璃纤维/环氧复合材料固化过程中的热残余应力。通过与纤维周期性分布模型的计算结果进行对比,发现纤维分布形式会对复合材料的热残余应力产生重要影响,纤维随机分布情况下的最大热残余应力明显大于纤维周期性分布的情况下。研究了含热残余应力的复合材料在横向拉伸与压缩载荷下的损伤和破坏过程,结果表明:热残余应力的存在显著影响了复合材料的损伤起始位置和扩展路径,削弱了复合材料的横向拉伸和压缩强度。在横向拉伸载荷下,考虑热残余应力后,复合材料的强度有所下降,断裂应变显著降低;在横向压缩载荷下,考虑热残余应力后,复合材料的强度略有下降,但失效应变基本保持不变。由于热残余应力的影响,复合材料的横向拉伸和压缩强度分别下降了10.5%和5.2%。      

T形加筋板热压罐成型过程压力分布与树脂流动实验研究

针对飞行器复合材料常用加筋板结构,采用胶接共固化整体工艺成型T形加筋板。采用自行建立的压力测试方法测试了 T形加筋板在热压罐成型过程的压力分布,通过吸胶量、筋条厚度的检测,分析了树脂在筋条内的流动形式,研究了树脂流动的影响因素及影响规律。结果表明：筋条不同部位明显存在压力分布不均,在压力差作用下树脂发生明显的面内流动,易产生富脂、厚度不均等缺陷,导致筋条拐角较厚,约是突缘和腹板厚度的1.1~1.4倍,模具组合方案、曲率半径、填充料含量明显影响树脂面内流动和纤维密实程度。     

纺丝液固含量对湿纺PAN初生纤维结构形态的影响

固定其它纺丝条件,改变纺丝液的固含量,采用DMSO法进行湿法纺丝.通过离心机、金相显微镜、声速仪等对所得初生纤维进行表征.结果表明:固含量为20%时,能得到致密性好、沸水收缩率低、取向较好、具有圆形截面的初生纤维.     

空气处理机对高大空间流动形态影响的研究

为研究空气处理机对高大空间空气流动的影响,采用CFD软件对处理机进行仿真。对空间内流动矢量进行研究,得到了空间内的流速和流向的分布状态;经过对空间内温度云图的研究,得到了空间内的温度分布情况;统计处理机在不同安装高度条件下各分层的温度,得到了处理机不同安装高度对空间温度分布的影响。     

同轴送粉金属激光3D打印熔池流动、成分分布以及组织生长数值模拟的研究进展

在“中国制造2025”、美国《国家先进制造战略计划》、欧洲航天局《惊奇计划》、日本《增材制造科研计划》、新加坡《工业增材制造项目》以及欧盟《3D打印标准化路线图》等全球新型制造技术迅猛发展的机遇下,金属激光3D打印融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术,以数字化模型文件为基础,通过软件与数控系统将特制材料逐层堆积固化,制造出实体产品,该技术日益成为国内外专家学者的研究热点。它与传统的对原材料进行切削、组装的加工模式不同,是通过材料累加的原理,从无到有地制造产品的新型技术工艺。也正是由于增材制造的这种技术特点,使得它受到全球的广泛关注,将可能会给传统的制造业带来一系列深刻的变革。其中同轴送粉式金属激光3D打印技术因具有成形尺寸大、可利用材料范围广、成形件的材料性能优异等特点,在航空航天、交通、医疗与能源等领域有着广阔的应用前景,成为金属增材制造主流的工艺技术。 3D打印熔池中存在着传热、对流、传质、气-液界面冶金反应以及固-液界面扩散等复杂的动态物理冶金过程。熔池的流体力学行为直接影响材料组织的均匀性以及致密性,因此,如何通过流体力学方法对熔池的流体动态过程进行模拟,建立熔池温度和流场的三维非稳态模型,并定量分析浮力、表面张力、粉末冲击力以及综合作用对3D打印过程温度场、速度场和熔池形态的影响是需要解决的关键问题。 数值仿真模拟是研究同轴送粉式金属激光3D打印熔池动力学过程的重要手段之一。目前,在关于同轴送粉式金属激光3D打印数值模拟和激光焊的数值模拟研究中,已包含较为全面的多尺度数值模型,例如光-粉耦合作用数值模型、熔池气-液界面和固-液混合区界面追踪模型、熔池瞬时变化的热场和流场分析模型、熔池中合金元素的分布过程介观模型以及基于相场法的熔池形貌和显微组织凝固元胞自动机模型等。 本文主要阐述国内外研究学者对同轴送粉式金属激光3D打印仿真模拟的研究进展,主要集中在3D打印过程中熔池瞬时变化的热场和流场分析、合金元素的分布过程以及熔池形貌和显微组织凝固等方面。由于数值模拟方法具有一定的通用性,为了更全面地介绍与同轴送粉式金属激光3D打印技术相关的数值模拟方法,本文也涉及了少量送粉式激光熔覆以及激光电弧填粉焊接等过程的数值模拟工作。     

High shear wet granulation: Improved understanding of the effects of process variables on granule and tablet properties of a high-dose,high-hydrophobicity API based on quality by design and multivariate analysis approaches

High shear wet granulation (HSWG), as a widely used granulation technology, has been studied extensively. However, for the HSWG of formulations containing hydrophobic components, the influence of process variables on the properties of granules and tablets has not been reported. In the present study, based on a combination of quality by design and multivariate analysis (MVA) approaches, quercetin with high-dose and high-hydrophobicity was used to study the relationship between process variables, granule properties, and tablet properties in HSWG systematically. Control and response variables were determined using risk assessment. The optimal fitting empirical models established by Box-Behnken design showed that the liquid to solid ratio and impeller speed were the most important factors, which affected all product properties except Carr’s index and yield pressure. Instead, the influence of wet massing time was relatively small (only the effects on yield, granule size, granule hardness, and compression ratio were significant). Then, the process design space was obtained by limiting the related critical quality attributes, which was verified effectively. Scanning electron microscope images showed that smooth granules were produced using higher process parameters, whereas rough and porous granules resulted at lower process parameters. Furthermore, the MVA results demonstrated that increasing the granule hardness led to an increase in the compression ratio and a decrease in tensile strength of the tablets. Tablet fragility and disintegration time were mainly affected by granule density and bulk density, respectively, and both were negatively correlated. The established research paradigm is not only conducive to the successful development of quercetin products, but also provides valuable guidance for improving HSWG–based product development with such formulation characteristics.