管材多点柔性拉弯成形制件形状误差研究

针对型材三维成形易出现的凹陷、凸起等截面变形问题,在自主研发的拉弯成形装置基础上,选取矩形管状铝合金型材进行了多点柔性成形制件的形状误差研究,分析了制件横截面高度、宽度方向的变形沿制件长度方向的变化.结果表明:成形过程中,矩形管材制件的上、下表面发生内凹变形,随着制件由对称中心点向两侧对称长度的增加,凹陷率和内凹变形均增大,且上表面的内凹值略大于下表面内凹值;成形过程中,制件的内、外垂直表面出现外凸变形,并且随着对称中心点向两侧对称长度的增加,凸胀率和外凸变形量更大.     

镍基F105Fe粉末选区激光烧结试验

针对选区激光烧结金属零件致密度低、机械性能差等问题,分析了金属粉末选区激光烧结的工艺特点,讨论了扫描路径对金属粉末烧结成形的影响以及金属粉末直接烧结成形的基本机理.选用镍基F105Fe粉末进行选区激光烧结成形金属零件,采用扫描电镜、显微硬度测量、阿基米德定律等方法,研究了扫描路径对选区激光烧结制件微观组织、显微硬度和致密度的影响.结果表明,扫描路径的不同不会改变制件的微观组织,但对组织的均匀化和细化有一定的影响;扫描路径对制件的机械性能影响显著,变向扫描制备的制件显微硬度比较高,致密性最好,短边同向扫描制备的制件显微硬度最高.     

FDM 3D打印参数对打印件精度的影响研究

通过三水平三因素正交试验法设计了打印工艺参数,采用FDM快速成型设备打印制件。利用三坐标测量机、粗糙度测量仪研究了不同打印温度、分层厚度、打印速度、摆放位置对打印件尺寸精度及表面粗糙度的影响。测试结果表明:各因素对制件尺寸精度影响水平有差异,存在方向性,在宽度方向尺寸精度较差,长度和高度方向上尺寸精度相对较高。粗糙度测量仪测试结果表明打印件水平面的表面粗糙度比竖直面好。     

紫外光固化快速成形可重复制造技术

快速成形技术在组织支架、药物给送系统方面的应用越来越广泛。针对快速成形可重复制造技术,探讨使用三维造型补偿技术解决快速成形过程中成形误差不一致问题。设计具有典型尺寸特征的标准试验件,并使用快速成形设备成形,对X、Y、Z三个方向的成形尺寸进行测量,综合探讨三维打印快速成形精度的影响因素。结果表明:三维造型补偿技术对模型成形过程产生的制造误差能够有效控制,成形误差一致性达90%以上,为工件的可重复制造提供了有效的解决方法。     

聚乳酸(PLA)3D打印薄板制件精度研究

采用FDM3D打印方式制备了薄板制件,研究了打印速度、填充方式及层厚等工艺参数对制件表面粗糙度以及制件尺寸精度的影响。结果表明,为得到较好的表面质量,应采用的最佳打印填充方式顺序为:绕直线型直线型同心型;对薄板制件,要得到较好的表面质量和尺寸精度,最佳打印速度为30mm/s,最佳分层厚度为0.2mm;在实际打印参数的设置过程中,应特别注意打印速度对薄板制件整体质量的影响。     

基于小波神经网络熔丝堆积三维打印精度预测模型

摘要： 熔融沉积快速成形是一个多参数耦合的非线性过程,大量成形参数对成形件精度具有重要影响.为了弄清各个工艺参数对成形零件精度的影响,提高熔丝堆积三维打印产品精度,运用Matlab软件建立了利用成形工艺参数预测产品精度的小波神经网络模型,完成了算法设计.通过熔丝堆积三维打印实验采集样本,利用训练样本对所建立的网络进行训练,完成网络输入输出精度映射关系,并利用测试样本对所训练网络进行检验.仿真试验表明,产品精度预测模型具有很高的精度,验证了该预测模型在理论和实践上的可行性、有效性.把小波神经网络方法运用于熔丝堆积三维打印参数与成形产品精度之间的建模,解决了难以用数学方法建立精确模型的问题.     

基于颗粒模型的取样钳粉末注射成形

基于颗粒模型对粉末注射成形进行模拟,假设粉末为允许有重叠量的刚性体,黏结剂处理成颗粒间的黏性连接,在PFC3D离散元程序中编程模拟取样钳零件的三维粉末注射成形过程。研究结果表明:在型腔中心区域发生颗粒聚集,产生较大的中心压力,颗粒的填充速度矢量呈中心发散性,界面处颗粒密度明显小于中心区域。尖角部分由于较大的注射阻力难以填充,导致颗粒密度不均而使最终产品产生变形。对取样钳零件的实际注射实验表明确实存在粉末颗粒难以进入具有较大阻力的尖角部位而导致尖角区域存在较多黏结剂,型腔中心区域颗粒密集,而贴近型腔壁颗粒稀疏。这种粉末密度分布不均的现象与颗粒模型模拟的结论相符合。     

Ti6Al4V合金粉末高温高压成形过程中粉固界面及其耦合变形研究

通过数值模拟和热等静压(HIP)试验,研究Ti6Al4V合金粉末热等静压成形过程中与包套的接触状态,建立热等静压力学模型以及摩擦因数的力学方程,基于数值模拟结果,根据粉末致密化理论就接触模型对摩擦因数、相对密度、相对位移的影响进行分析和讨论。研究结果表明:在热等静压过程中,Shima模型对描述Ti6Al4V合金粉末的致密化过程具有较高精度,圆柱试验件尺寸数值模拟结果与试验结果的相对误差在5%以内;Stick-slip模型对于摩擦因数的变化过程以及相对位移的变化趋势的预测结果与实际一致,摩擦因数稳定值为0.15;Bilinear模型对于相对密度变化趋势的预测结果与实际一致,相对密度误差为1%;采用Stick-slip模型可以准确地预测包套的变形及粉末的致密化过程。     

3D打印工艺参数对组织工程支架微观结构的影响研究

挤出式3D打印是制备组织工程支架的重要技术手段之一.一个性能良好的组织工程支架必须具备小孔隙、高孔隙率的内部微观结构.针对挤出式3D打印支架成形动态过程,建立了打印材料成形过程热-力耦合动力学模型,并通过数值模拟研究了主要打印工艺参数对支架成形的孔隙尺寸、材料重熔特性的影响.结果表明,支架的孔隙尺寸随打印时间间隔和材料粘度的增大而增大,但随基板温度的升高而降低;支架重熔度与孔隙尺寸变化趋势相反;其中材料粘度的变化对成形支架的孔隙尺寸和重熔度的影响最为明显.     

用光斑补偿法改进光固化成形件精度的研究

研究和分析了光固化成形件台阶效应产生的原因以及对制件尺寸精度的影响，提出了根据表面几何特征进行相应的光斑补偿的方法．利用该方法成形的原型件会留有合理的打磨余量，从而可以在去除台阶效应的同时，保证制件的最终尺寸精度。     

Multi-Object Optimal Design of Rapid Prototyping Based on Uniform Experiment

Experiment of rapid prototyping (RP) is a multi-level and multi-factor problem with long process cycle. As powder-based RP method, three dimensional printing (3DP), and selective laser sintering (SLS) are the most prominent RP methods for their flexibility in material selecting. The research of 3DP process shows that much experiments work can be greatly decreased by the method of uniform design with restricted mixtures for RP products' performance to its forming material. Then, according to backward regression methods, the binomial and inverse terms nonlinear regression equations were set up by statistic analysis and computation. Together with evaluation function method, multi-object optimization model for performance of products to the powder mixtures was developed, and the optimization problem was solved by software MATLAB. After that, the optimum results were solved and tested by experiment with the same condition as before. Differences between the calculation results and testing results, which including product's density, compression strength, surface evaluation, and deformation in three dimensions, are less than 10%, and have the same error direction. Uniform design method for regression and optimization was proved to be an excellent method to obtain optimum results for multi-level and multi-factor experiments of RP and other process which have a long processing cycle.     

PVA接枝聚乙烯铵的合成及表征

以过硫酸钾为引发剂,聚乙烯醇(PVA)接枝聚合丙烯酰胺(AM),合成PVA接枝聚丙烯酰胺(PVA-g-PAM),再将其进行Hoffman降解,制备PVA接枝聚乙烯铵(PVA-g-PVAM),得到一种新型高密度电荷聚阳离子膜材料.用红外光谱(FTIR)表征PVA-g-PAM和PVA-g-PVAM的化学结构,扫描电子显微镜(SEM)观察PVA-g-PVAM膜表面形态,测定PVA-g-PVAM的热稳定性及水溶液的电导率.考察反应温度、反应时间、单体用量、引发剂用量对产物接枝率的影响,结果表明:反应条件75℃,3h,c(AM)=6.75mol/L,c(K2S2O8)=0.08mol/L时,接枝率最高达62%.     

裂纹尖端三维变形场的细观力学研究

裂纹尖端的变形在裂纹萌生和扩展过程中起着重要的作用。本文从理论上讨论了裂纹尖端面内变形场 ,对理论解和级数解作了比较 ,结果表明该级数解收敛很快 ,取到第 3项已接近理论解。通过试验测量了裂纹尖端的三维变形场 ,分别将面内变形场和离面变形场与理论面内变形场和有限元计算的离面变形场作了比较。表明裂纹尖端 3个方向的变形同时存在 ,在细观水平上均不能忽略     

电磁软接触连铸圆坯结晶器磁场分布数值模拟研究(Ⅰ)——数学物理模型及数值计算结果的实验验证

描述了自行设计的电磁软接触圆坯连铸结晶器,给出了相应的三维圆坯连铸结晶器电磁软接触电磁场的数学模型.采用有限元方法对数学模型进行数值求解,在对数值计算结果进行实验验证后,系统地研究三维圆坯连铸结晶器内磁场分布.数值解与实验结果误差小于5%.分别考察了结晶器结构参数,钢液液面高度、电流强度等参数对结晶器内磁场分布的影响.定量地得到了结晶器内磁感应强度随各种结构参数和操作参数变化的规律.为电磁软接触连铸圆坯结晶器的设计和实际操作提供了理论依据.     

斜坡加固碎石土桩基水平承载力影响研究

斜坡桩基中碎石土性质不能满足设计要求时,需要进行加固处理。为了解加固后碎石土对斜坡桩基水平承载力的影响,进行了添加石膏改变胶结度的物理模拟试验,进一步增加了改变密实度的数值模拟研究。研究发现添加石膏和改变土体的密实度都可以有效的提高碎石土桩基的水平承载力;改变碎石土石膏含量和密实度分别可以使得斜坡桩基水平承载力提高1.13~2.06倍和1.32~1.86倍;得出了不同石膏含量和密实度碎石土地基的m值。     

聚乙烯醇改性脲醛树脂化学结构及反应的13C-NMR研究

通过13C-NMR解析了采用传统工艺(碱-酸-碱工艺)合成聚乙烯醇改性脲醛树脂反应过程中的结构变化,并推测其反应.结果表明:碱性条件下,甲醛与尿素以加成反应为主,反应生成大量的-羟甲脲,尿素全部参与反应,甲醛此时以聚合状态存在,同时也有缩聚反应的发生;酸性阶段以缩聚反应为主,形成以亚甲基键或醚键连接大分子体系,聚合状态的甲醛已全部分解,并以甲二醇的形式参与缩聚反应;第3次尿素的加入明显地降低了反应体系中的游离甲醛含量,同时生成物主要为-羟甲脲.聚乙烯醇单体的化学结构在13C-NMR上有较好的表征,但可以证明有聚乙烯醇缩甲醛生成的化学位移未被检测到,因此在该实验范围内,没有聚乙烯醇缩甲醛生成.     

尿素-乙二醛-聚乙烯醇树脂合成及胶合性能研究

以尿素、乙二醛、聚乙烯醇为原料,采用碱-酸工艺合成缩聚树脂,并将该树脂用于胶合板的制备。采用Design Expert 8.0.6软件进行中心组合试验设计,考察乙二醛与尿素摩尔比、聚乙烯醇添加量(质量百分比)、加成反应pH(OH^-)和缩聚反应pH(H⁺)4因素对树脂合成及胶合性能的影响。结果表明:尿素-乙二醛-聚乙烯醇树脂的胶合强度达不到II类胶合板的标准,但甲醛释放量可达到E0级水平。     

Study On the Method for Evaluating the Compatibility of Poly vinyl Alcohol - starch Pastes

A revising method for evaluating the separation behavior of polyvinyl alcohol - starch pastes used as warp sizes had been studied and developed. Cosolvent method involves two important indexes for appraising the separation behavior: (l) initial demising time, and (2) subsidence ratio. However, they sometimes gave confused results because of the different measuring conditions. For obtaining the indexes accurately, the measuring parameters such as paste concentration, component content, and subsidence period of time were carefully studied and proposed. Besides accuracy, the proposed condition could give larger measuring scope and higher sensitiveness than the old one. Moreover, the influences of the paste concentration, component content, and molecular structure of polyvinyl alcohol upon the separation were also investigated. The experiments indicated that the paste concentration and starch content had much effect on the phase separation, whereas the influence of the molecular structure of polyvinyl alcoho     

汽车联轴节壳体挤压成形过程三维有限元数值模拟

针对汽车联轴节壳体温挤压成形过程,采用三维刚－粘塑性有限元法进行了热力耦合数值模拟以揭示金属的塑性变形行为,从而为模具设计及工艺制订提供理论依据．通过有限元模拟,给出了汽车联轴节壳体三维温挤压成形过程的金属塑性流动模式和详尽的应力、应变及温度分布,并分析了成形物理场分布与变形的外部条件之间的关系．同时也对三维塑性变形的有限元技术处理方法（如：模具的几何描述及变形体的离散化、三维动态边界接触问题）进行了探讨．     

形态设计与产品设计

一件优秀的产品除了应具有完善的技术性能外，还应有一个美的形态，产品的设计不仅是技术性能的设计，还包括它的形态设计。造形是一种二维的平面活动，造型则是一种三维的空间活动，任何一个工业产品的设计，均离不开造形与造型的探索和研究，该文旨在阐明造形与造型是产品设计中必须研究的两项内容，在市场竞争日趋激烈的情况下，其作用直接影响产品的外观质量与市场效益