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干法压片密度一致性调控机制与准则模拟研究

中国现代应用药学 2022年第23期39卷 3103-3109页

作者：李奥运刘振峰周国发南昌大学资源环境与化工学院南昌330031 宜春万申制药机械有限公司江西宜春336000

目的针对干法压片溶解特性与一致性难以调控的共性问题,模拟研究干法压片密度一致性的调控机制与准则。方法基于Edinburgh Elastic-PlasticAdhesion接触模型,构建干法压片的集粉体螺杆输送与滚压压片于一体的协同耦合模拟仿真方法,提出... 详细信息

目的针对干法压片溶解特性与一致性难以调控的共性问题,模拟研究干法压片密度一致性的调控机制与准则。方法基于Edinburgh Elastic-PlasticAdhesion接触模型,构建干法压片的集粉体螺杆输送与滚压压片于一体的协同耦合模拟仿真方法,提出通过体积流量压缩比调控干法压片相对密度及其一致性的技术,诠释其调控机理。结果模拟建立了平均相对密度与体积流量压缩比的协同耦合线性关联控制模型,满足压片溶解特性和强度所需的临界体积流量压缩比为0.91,揭示了压片均匀性与稳定性RSD与体积流量压缩比协同耦合演化规律,调控压片均匀性与稳定性RSD<5%的体积流量压缩比取值空间为0.58~1.31。结论同时保证溶解特性与一致性技术要求的调控准则是干法滚压制粒机的体积流量压缩比应设置在0.91~1.31的取值空间内。

关键词：干法制粒相对密度关键质量属性调控机理模拟

微细万向球形机械运动副模内微装配成型控形模拟研究

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中国塑料 2023年第1期37卷 66-73页

作者：薛鹏张宇周国发南昌大学资源与环境学院南昌330031 南昌大学先进制造学院南昌330031

针对微细万向球形机械运动副的模内微装配成型难以满足制造尺寸公差技术要求的共性技术瓶颈,提出了功能自润滑液膜辅助模内微装配成型实现其高精密微成型与装配的技术,并模拟研究了球面微装配界面制造直径尺寸公差与功能自润滑液膜滑移... 详细信息

针对微细万向球形机械运动副的模内微装配成型难以满足制造尺寸公差技术要求的共性技术瓶颈,提出了功能自润滑液膜辅助模内微装配成型实现其高精密微成型与装配的技术,并模拟研究了球面微装配界面制造直径尺寸公差与功能自润滑液膜滑移系数的协同演化规律。结果表明,微装配界面直径尺寸公差与滑移系数呈现正关联关系,并与其近表面区的耦合温度、连续相变演化区厚度、热流固耦合压力、弹性正应力和黏性拖曳剪切应力呈现正关联关系。当滑移系数由1×10^(9)降至1×10^(3)时,其直径尺寸公差由211μm降至19μm,制造精度提高91%,且其最高耦合温度降幅为4.7%,连续相变区最大厚度降幅为23.8%,而其热流固耦合压力、弹性正应力和黏性拖曳剪切应力降幅分别为73%、72.8%和56.3%,这是其实现微细万向球形机械运动副精密微装配的机理。

关键词：万向球形机械运动副模内微装配成型制造精度微装配模拟

聚合物多相分层充模流动成型的界面不稳定形成的数值分析

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化工学报 2004年第7期55卷 1173-1178页

作者：周国发南昌大学环境科学与工程学院江西南昌330029

基于聚合物多组分成型技术的工程背景建立了全三维非稳态非等温多相分层充模流动的理论模型 ,提出了求解理论模型的稳定高效的数值算法 ,通过数值模拟给出了不同流变性能参数、过程条件下聚合物多相分层充模流动成型过程的界面不稳定形... 详细信息

基于聚合物多组分成型技术的工程背景建立了全三维非稳态非等温多相分层充模流动的理论模型 ,提出了求解理论模型的稳定高效的数值算法 ,通过数值模拟给出了不同流变性能参数、过程条件下聚合物多相分层充模流动成型过程的界面不稳定形成过程和不稳定界面形貌的定量对比 ,在此基础上通过理论分析 ,揭示了界面不稳定的产生机理 ,并研究了流变性能参数和过程条件对分层界面形貌和界面不稳定影响的规律 .模拟研究表明 ,模拟结果与Mohammad等的实验研究结论相吻合 .

关键词：多相分层流动数值模拟界面不稳定多组分狂舸成型

双螺杆湿法制粒关键质量属性调控机理模拟研究

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中国塑料 2022年第6期36卷 100-107页

作者：刘政刘振峰周国发南昌大学资源环境与化工学院南昌330031 宜春万申制药机械有限公司江西宜春336000

针对我国造粒工艺存在关键质量属性(粒径分布均匀性、颗粒表观质量和制粒收率)难以调控的行业共性问题,基于Edinburgh Elastic-Plastic Adhesion接触模型,构建了连续异向啮合双螺杆高剪切湿法制粒过程的仿真方法,模拟研究了过程参数-粒... 详细信息

针对我国造粒工艺存在关键质量属性(粒径分布均匀性、颗粒表观质量和制粒收率)难以调控的行业共性问题,基于Edinburgh Elastic-Plastic Adhesion接触模型,构建了连续异向啮合双螺杆高剪切湿法制粒过程的仿真方法,模拟研究了过程参数-粒径分布均匀性和收率的协同耦合演化规律,以此诠释了双螺杆湿法制粒关键质量属性的调控机理。结果表明,连续异向啮合双螺杆高剪切湿法制粒机能制备表面光滑的球化颗粒,粒径与粉体喂料速度呈正关联关系,而与螺杆转速呈负关联关系,制粒收率与粉体喂料速度、螺杆转速均呈现先增后减的演化规律;在粉体喂料速度为360 kg/h或螺杆转速为1 400 r/min时,制粒收率处于最佳状态,其最优制粒收率值分别为87.9%和83.91%;制粒粒径主要受控于颗粒平均停留时间和持有颗粒质量,且呈正关联关系,以此提出了通过粉体失重喂料装置螺杆和异向啮合双螺杆高剪切湿法制粒机螺杆的变频转速控制,在线实时调控合格颗粒粒径和收率的技术方法。

关键词：湿法制粒双螺杆关键质量属性调控机理模拟

聚合物全三维非稳态非等温多相分层流动成型过程的理论模型和数值模拟

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机械工程学报 2004年第9期40卷 16-22,27页

作者：周国发孙懋南昌大学环境科学与工程学院南昌330029

基于聚合物多组分成型技术的工程背景,建立了全三维非稳态非等温多相分层充模流动的理论模型。在综合分析了该理论模型产生数值解的不稳定及发散的主要原因基础上,提出了求解理论模型的稳定快速收敛的数值算法。采用罚函数法,以及速度... 详细信息

基于聚合物多组分成型技术的工程背景,建立了全三维非稳态非等温多相分层充模流动的理论模型。在综合分析了该理论模型产生数值解的不稳定及发散的主要原因基础上,提出了求解理论模型的稳定快速收敛的数值算法。采用罚函数法,以及速度场分析、温度场分析和流体体积分数分析相分离等方法来降低对计算机的CPU和存储能力的需求,而通过SUPG法、罚函数法和P1+/P1三维单元实现有限元数值分析的稳定性。并基于罚函数法和SUPG法,推导出求解N-S方程、能量方程和全三维多相分层流动成型移动前沿界面和分层界面追踪方程的有限元数值模型,并探讨了全三维非稳态非等温多相分层流动移动前沿界面和分层界面重构技术。最后揭示了粘性包围和界面不稳定的产生机理。

关键词：多相分层流动多组分成型技术数值模拟粘性包围界面不稳定

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连续化双螺杆混合机混合均匀性调控研究

中国塑料 2022年第4期36卷 142-148页

作者：蒋经纬刘振峰周国发南昌大学资源环境与化工学院南昌330031 宜春万申制药机械有限公司江西宜春336000

针对高分子复合材料粉体混合均匀性和工艺可重现性难以调控的行业共性技术瓶颈,模拟研究了粉体混合均匀性和工艺可重现性相对标准偏差(RSD)与入口粉体配方比的组分含量、粉体内聚特性和螺杆转速的协同演化规律。结果表明,RSD与组分含量... 详细信息

针对高分子复合材料粉体混合均匀性和工艺可重现性难以调控的行业共性技术瓶颈,模拟研究了粉体混合均匀性和工艺可重现性相对标准偏差(RSD)与入口粉体配方比的组分含量、粉体内聚特性和螺杆转速的协同演化规律。结果表明,RSD与组分含量、螺杆转速呈现负关联关系,而与粉体内聚能量密度呈现正关联关系,可以通过提高螺杆转速强化超细超低组分含量的内聚粉体混合均匀性与工艺可重现性;在组分含量低于5%,能量密度小于30000J/m^(3)的条件下,将螺杆转速提高至1600r/min,可以实现其混合均匀性和工艺可重现性的调控,使其满足RSD不超过5%的技术指标要求。并研究构建了RSD与螺杆转速的协同耦合关联控制回归模型,以此提出了通过转速传感器、变频驱动电机和协同耦合关联控制回归模型,实现超细超低含量内聚粉体混合均匀性和混合工艺可重现性的实时在线模型预测控制,为解决行业共性技术瓶颈奠定基础。

关键词：连续混合双螺杆均匀性调控机理模拟

模内微装配成型微装配界面熔接黏附脱黏剥离特性

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高分子材料科学与工程 2020年第7期36卷 94-102页

作者：李虎周国发南昌大学资源环境与化工学院江西南昌330031

如何准确预测和调控微装配界面熔接黏附脱黏剥离特性是聚合物模内微装配成型制备高性能微型机械运动的关键科学与技术问题。针对这一关键科学与技术问题,构建了模内微装配成型微型机械运动副界面熔接黏附脱黏剥离行为的模拟仿真平台和... 详细信息

如何准确预测和调控微装配界面熔接黏附脱黏剥离特性是聚合物模内微装配成型制备高性能微型机械运动的关键科学与技术问题。针对这一关键科学与技术问题,构建了模内微装配成型微型机械运动副界面熔接黏附脱黏剥离行为的模拟仿真平台和注射温度-材料副界面脱黏剥离断裂韧性参数-界面熔接黏附脱黏剥离特性的关联关系。研究表明,运动副微装配界面的启裂应力、临界应变能释放率和完全脱黏剥离驱动力与二次成型熔体注射温度呈正相关关系,降低二次成型注射温度,可以明显减小界面的启裂应力和临界应变能释放率,抑制微装配界面的熔接黏附,有利于降低微装配界面熔接黏附脱黏剥离的驱动力,提高微装配界面的可运动性能。

关键词：微型机械模内微组装成型运动副脱黏剥离可运动性

聚合物多层共挤成型离模膨胀过程的三维黏弹性数值模拟

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化工学报 2008年第12期59卷 3033-3041页

作者：周文彦周国发南昌大学环境科学与工程学院江西南昌330031

共挤成型中,聚合物黏弹特性与过程参数波动的耦合作用会产生波动的离模膨胀,使得根据共挤制品的形状设计相应的共挤定型口模在工程上仍是一项技术挑战。基于这一技术问题,通过建立的稳态有限元数值算法,系统研究了过程参数和黏弹性流变... 详细信息

共挤成型中,聚合物黏弹特性与过程参数波动的耦合作用会产生波动的离模膨胀,使得根据共挤制品的形状设计相应的共挤定型口模在工程上仍是一项技术挑战。基于这一技术问题,通过建立的稳态有限元数值算法,系统研究了过程参数和黏弹性流变性能参数对共挤成型离模膨胀的影响规律和机理。研究结果表明,多层共挤口模芯壳层熔体离模膨胀是由熔体的二次流动引起,主要取决于芯壳层熔体二次流动的方向与强度。熔体二次流动的方向与第二法向应力差的正负号有关,而熔体二次流动的强度则与第二法向应力差大小呈正比。芯层熔体的离模膨胀与口模出口和混合区进口处芯层熔体向外的二次流动强度呈正比,而壳层熔体的离模膨胀取决于壳层熔体内外界面向外的二次流动的相对强度。研究还表明芯、壳层熔体及口模整体的离模膨胀随着壳层熔体黏度的增大而增加,而随着壳层熔体进口流量的增大而减小。

关键词：黏弹性共挤成型数值模拟离模膨胀机理

顺序共注成型芯层熔体前沿突破的数值模拟研究

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中国塑料 2003年第8期17卷 46-52页

作者：张效迅周国发孙懋魏常武南昌大学环境与化学工程学院江西南昌330029

基于Hele Shaw流动模型 ,运用CAE技术 ,模拟了聚合物流变性能及重要工艺参数对顺序共注成型芯层熔体前沿突破过程的影响 ,并用流变学理论揭示其影响机理。

关键词：顺序共注成型芯层熔体前沿突破数值模拟流变性能