动态微印压方法前臂皮肤黏弹性属性测量

对前臂皮肤黏弹性属性的了解有助于临床康复产品设计。基于动态微印压方法,对6位男性志愿者前臂皮肤进行了测量,最大压入位移为100μm,频率范围为5~30 Hz。前臂皮肤的平均接触刚度和平均接触阻尼系数分别为(165.02±9.40)N/m、(0.22±0.047)Ns/m,平均储能模量为(41.25±2.35)k Pa,平均损耗模量为5.37±2.83 k Pa,平均复模量值为41.59 k Pa。结果表明前臂皮肤层的黏弹性属性采用Kelvin线性黏弹性模型描述具有一定合理性。     

微构件的热注射近净成型控制

首先建立了微构件的热注射近净成型的数学模型,讨论了参数变量的控制。通过数据分析找到了参数的最佳控制范围,达到微构件的热注射近净成型过程中效率高、损失小的实验目标。     

微透镜阵列注射压缩成型的残余应力

利用Autodesk Moldflow Insight软件,通过正交实验仿真分析熔体温度、模具温度、压缩速度、压缩距离、压缩压力和压缩延迟时间这6个因素的工艺特性,并进行极差分析。按照压缩框主轴压缩的方式制作注射压缩模具,采用单因素实验设计研究熔体温度、模具温度、压缩速度这3个主要因素的工艺特性,运用应力-光学定律,根据测量所得光程差间接得到平均残余应力。研究结果表明:模具温度对残余应力的影响最大,其次是压缩延迟时间和熔体温度;残余应力随模具温度的升高而降低,随熔体温度的升高先减小后增大,随压缩延迟时间的增加而上升。     

ANSYS中黏弹性人工边界实现方法

目的解决在大型商业软件中考虑土-结构相互作用时结构地震反应分析的黏弹性边界问题.方法利用combine14单元的黏性和弹性性能,将地震波作为外源波转化为边界节点的输入应力波,开发了一种基于黏弹性人工边界条件的地震波动输入程序.采用二维模型研究了单元尺寸、人工边界修正系数对边界模拟精度的影响.结果单元尺寸大小的选择应该满足一定的条件才能保证计算结果的完整性,不丢失地震波中的主要频率成分;人工边界修正系数的取值小于建议取值范围时,计算结果会发生明显的漂移,人工边界修正系数的取值大于取值范围时,在收敛前计算结果会有很大波动,导致模拟精度的降低.结论算例验证表明该边界条件精度满足要求,能够实现地震波动输入,且操作简便,易于应用.     

超声辅助微注塑成型中熔体壁面滑移行为的研究

壁面滑移在聚合物熔体注塑成型过程对熔体充模流动行为具有显著的影响.本文基于对超声辅助微注塑加工机理的研究,分析了超声振动对微尺度型腔中熔体壁面滑移的作用方式.结合聚合物熔体壁面滑移方程和超声对熔体壁面滑移的影响机理,阐明了不同情况下的壁面滑移理论模型.采用毛细管流变仪研究了超声振动作用下的聚合物熔体的壁面滑移行为,通过分析壁面滑移的临界剪切应力变化,明确了超声振动作用下的熔体壁面滑移行为对微尺度型腔充模情况的影响.研究结果表明,超声辅助微注塑过程中,超声作用下的微尺度型腔中熔体壁面滑移的临界剪切应力降低或变为零,壁面滑移速度随剪切应力增加而增加,不同剪切速率时超声作用下的熔体黏度均明显降低,进而提升了熔体对微尺度型腔的充模能力并改善了微塑件的成型质量.     

料筒温度对超声塑化微制件充填质量的影响

为研究料筒温度对超声塑化微制件充填质量的影响,采用瞬态热分析法研究不同料筒温度下超声塑化过程聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)温度场升温特性,并结合单因素实验法研究料筒温度对超声塑化微拉伸试验件充填率、充填长度、溢料现象的影响规律。研究结果表明:提高料筒温度可明显缩短聚合物达到黏流温度所需的时间,提高聚合物熔体的最高温度,从而提高超声塑化微制件充填质量;当料筒温度为100℃时,聚合物颗粒完全熔融,制件充填率提高12.20%,制件长度提高16.00%,无明显烧焦及溢料现象;当料筒温度提高至180℃时,充填质量出现小幅度下降,制件出现烧黑与溢料现象。     

HDPE微注射成型条件下非等温静态结晶

利用差示扫描量热仪(DSC),物理模拟HDPE微注射成型模腔中心层的静态非等温结晶过程,将样品从80℃以10℃/min升温速率升至180℃,并保温2 min。然后在液氮冷却作用下分别以5,10,15,20℃/min的恒降温速率,将温度降至80℃,得到静态非等温结晶DSC热流曲线,并利用Eopoxobeku方法对HDPE非等温结晶动力学参数进行解析。研究结果表明:当降温速率从5℃/min增大到20℃/min时,HDPE结晶起始温度从121.81℃下降到118.93℃,结晶度由86.19%增大到90.34%,非等温结晶动力学曲线在结晶初期基本上呈线性关系,而在后期不呈线性关系;结晶初期降温速率对晶体成核和生长机理的影响比较大,而结晶后期晶体成核和生长机理受降温速率的影响较小。     

聚合物超声塑化过程中声场模拟与实验研究

针对聚合物超声塑化过程中的超声声场分布问题,采用仿真与实验相结合的方法进行研究。基于多元高斯声束叠加理论,仿真研究聚合物超声塑化过程中的声场分布。通过自行设计制造的聚合物超声塑化检测装置,研究塑化过程中聚合物轴线处的声压分布规律。研究结果表明:实际超声声压在离工具头距离约1.5 mm处作用最强,约达1.8 MPa,其后随距离的增大而逐渐递减;在近场区,实际声压幅值不存在仿真中剧烈波动的情形,声压幅值相对稳定,在远场区,实际声压幅值接近仿真值;固态聚合物所受超声声压较大,聚合物熔融后,声压幅值降低,实际声压因受反射、透射以及衰减的影响小于仿真值。     

黏弹性HTI介质中地震波的传播特征

为了提高地质勘探的精度,本文主要通过理论推导和数值模型计算研究了黏弹性HTI(horizontal transverse isotropy)介质中地震波的传播特征,其参数包括相速度、慢度、偏振向量等,并基于依据传播方向定义的慢度向量和分量定义的慢度向量,通过求解Christoffel方程推导出黏弹性HTI介质中均匀波的相速度、偏振向量、慢度、群速度的精确计算公式,经过对比分析得出:特殊分量法在给定传播方向N的情况下提供了一种更为简单的求取无约束黏弹性各向异性介质中均匀、非均匀波波动参数的方法。采用特殊分量法,推导了黏弹性HTI介质中非均匀波的二维、三维波动参数表达式,并采用数值模型计算,研究了黏弹性HTI介质中非均匀SH波的相速度随非均匀系数D及弹性参数虚部k值的变化规律,结果表明D影响了地震波的相速度大小,但对其方位特性无影响,可见在黏弹性HTI介质中相速度随方位角变化的规律可指明介质的对称轴方向,k值的大小也对相速度的各向异性产生影响,但沿对称轴方向速度大小不变。     

黏弹性效应作用下Taylor-Couette流动转捩的直接模拟研究

本文通过高精度谱方法的直接数值模拟研究了黏弹性Taylor-Couette(TC)流动的转捩问题.通过以下3种方式考察了流体惯性和弹性效应相对强弱的变化对TC流动转捩的影响:(1)增大雷诺数Re(即惯性效应),保持Weissenberg数We(即弹性效应)不变;(2)增大Re,保持弹性数E=We/Re(即弹性和惯性效应比)不变;(3)保持Re不变,增大We.计算重现了黏弹性TC流动的多种典型流态,包括旋转驻波流态、轴对称的振动条带、非轴对称的振动条带和类行波流态.此外,发现了一种间歇孤立波流态,该流态含有明显的间歇性拟序结构,在径向速度u_r的时空图中表现为周期性间歇出现、局部集中的强烈径向内/外流.本文还考察了参数空间中起点和终点相同的3条路径上的转捩过程,对比分析了这些路径终点的流态特征,据此发现了在历经不同路径出现的多态现象.     

超声红外检测中裂纹微观界面生热的数值模拟

从超声波传播和声-机-热转换的理论角度,阐述了红外无损检测的工作原理。采用ANSYS和ABAQUS软件建立超声红外无损检测的有限元分析模型,结合模态和谐响应分析手段,总结出超声激励的合理频率,有效地避开了结构共振现象且获得了较好的成像效果。通过数值模拟、热力学第一理论以及声波传播理论,对裂纹微观界面的生热机理进行了研究,发现超声激励下裂纹生热的速率极快,近表面的裂纹处生热量大,温升高,进一步证明了超声红外检测的高效性和可行性,为科研实验和工程检测提供了相关的理论依据。     

超声场中振荡微泡对血管壁的生物力学效应

血管内受束微泡振荡所产生的生物力学效应在靶向药物传递、开放血脑屏障等具有重要的医学应用.本文从生物力学角度,创建了一个气泡-流体-固体耦合动力学模型,利用有限元法,研究超声场中振荡微泡与血管壁的相互作用,得到不同超声频率、血管尺度及不同初始半径微泡对血管壁的应力及应变分布.结果表明:频率1.0～1.5MHz时,血管壁应...     

陶瓷注射成型工艺中粘结剂的研制

在陶瓷生产过程中,粘结剂是一种短时存在的载体,它直接影响整个工艺能否成功。本文对粘结剂的特性以及分类进行了研究,并针对实验用原料陶瓷粉的特征,研制了石蜡基多聚合物组元粘结剂,能够较好的满足注射成型的要求。     

注射成型螺旋模具中熔体流动比

对聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）2种塑料在阿基米德螺旋线与方形螺旋线流动性测试模具中的流动性能进行研究,分析塑料流动比与型腔轮廓特征的关系;引入修正系数β,对流动比校核公式进行修正。研究结果表明：在阿基米德螺旋线模具中,PP在注射压力为150～160MPa时取得最大流动比485,PE在注射压力为160-170MPa时取得最大流动比419;在方形螺旋线模具中,PP在注射压力为100,120和150MPa,PE在注射压力为130和140MPa时流动比及所对应的注射速率出现波动,且流动性好的熔体波动更为严重;PP在阿基米德螺旋线模具中的流动比均值较其在方形螺旋线模具中大6％,而PE大4％;在阿基米德螺旋线模具中流动比均值PP比PE的流动比均值大19％,而在方形螺旋线模具中PP的流动比均值比PE的大15％;流动性好的熔体受模具型腔轮廓特征影响大。因此,实际生产中应充分考虑型腔轮廓特征对熔体流动比的影响,当模具型腔轮廓特征复杂时,宜采用较大的注射压力及注射速率。     

锌铝共析合金中黏弹性-滞弹性转变的内耗研究

文章通过内耗的测量研究了锌铝共析合金中黏弹性-滞弹性的转变;采用阶梯变温的方法研究了锌铝共析合金的内耗-频率谱;运用不同的力学模型对实验现象进行了理论解释;随着测量温度的不同,材料的内耗表现出不同的频率依赖性。研究表明,当内耗测量频率趋于零时,-60℃为材料黏弹性-滞弹性的转变点。     

考虑SSI效应的黏弹性阻尼器减震框架结构体系的简化分析

首先在频域中建立了考虑SSI效应的黏弹性阻尼器减震结构的动力平衡方程,通过模态应变能法计算出上部结构的振型频率与振型阻尼比,忽略阻尼器对结构振型的影响,并基于上部结构振型正交性假设对控制方程进行解耦,将原SSI减震结构体系等效为固定基础上的串联质点系模型,采用经典的振型分解法求解结构体系的地震反应。通过数值算例验证了简化方法的可靠性并研究了黏弹性阻尼器性能受SSI效应的影响。结果表明:当结构自由度较多时,采用本文简化方法在保证计算精度的同时可以很大程度地提高计算效率;当考虑SSI效应后,黏弹性阻尼器对结构的控制效果与固定基础相比有所不同。本文提出的简化分析方法可快速地分析建立在软土地基上的黏弹性消能减震结构地震反应。     

考虑结晶潜热的LDPE微结构件注射成型模内温度场

采用含有热源的各向同性物体的热传导处理方法，以及用热焓法处理相变中的结晶潜热问题，建立微注射成型冷却阶段传热过程的数学模型。对结晶型材料低密度聚乙烯（LDPE），在熔体初始温度分别为165，175和185℃，模温分别为35和55℃时应用有限元软件ANSYS的热分析模块进行仿真分析。研究结果表明：当模温相同而熔体初始温度不同时，熔体温度从熔点温度100℃降到60℃的冷却时间几乎相同；当熔体初始温度相同而模温不同时，模温为35℃时的冷却时间明显比模温为55℃时的少很多。模具温度对成型过程的影响较大，熔体温度的影响相对较小。采用考虑结晶潜热的微结构件注射成型有限元模型能较准确地预测制品内部温度场分布。     

粉末注射成型中颗粒接触模型的研究

将研究不连续体力学行为的离散单元法应用于粉末注射成型过程的研究,将粉末视为粘弹性的离散颗粒,建立粉末注射成型颗粒接触模型及每个颗粒的基本运动方程,推导了力与位移表达的粘弹性本构关系.基于PFC软件实现了粉末注射成型过程中粉末颗粒二维流动情况的数值模拟,模拟结果与实际实验结果较吻合.     

受热黏弹性球体中空穴的动态生成和增长

根据有限变形动力学理论,研究了不可压黏弹性球体在均匀温度场作用下空穴的动态生成和增长问题.采用几何大变形的有限对数应变和Kelvin-Voigt微分型热黏弹性本构方程,建立了描述球体内空穴运动的二阶非线性常微分方程.通过数值计算,给出了空穴半径随温度的增长曲线和空穴生成时的临界温度,得到了空穴半径随时间增长的动态变化曲线,讨论了外界温度场、球体半径以及各材料参数对空穴半径的增长规律.     

黏弹性流体中柔性丝线拍动的数值模拟研究

采用格子波尔兹曼方法结合有限差分方法求解黏弹性流体的运动方程,非线性有限元方法求解柔性丝线的运动方程,浸没边界法处理流固耦合,数值求解了柔性丝线在均匀来流中因流固耦合作用产生的自由拍动问题.通过与牛顿流情况的对比,重点考察了流体弹性效应对丝线拍动特性的影响.计算结果发现,对于流体弹性效应较弱的情况(We20),柔性丝线从稳定(静止)模态过渡为周期性拍动模态的临界质量比随着We数的增加显著增大;而对于弹性效应较强的情况(We20),临界质量比随着We数的增加渐近地趋于一常值.另外还发现,当质量比给定时,拍动丝线的阻力系数、拍动幅值和拍动频率均随We的增加而减小.以上发现表明,流体弹性效应的增强对丝线拍动和尾迹流动失稳脱涡具有明显的抑制作用.