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基于极小曲面复合结构的吸能头盔设计及其3D增材制造

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基于极小曲面复合结构的吸能头盔设计及其3D增材制造

作者：张浩立盐城工学院

学位级别：硕士

头盔是一种防护性装备,用于保护头部免受碰撞和其他物理伤害,从而降低因头部受伤导致的伤亡率。内衬是头盔的关键组成部件,它可以有效地减少外力对头部的损伤程度。蜂窝结构是一种周期性重复的结构,在受到外力碰撞时,能够有效地减少受... 详细信息

头盔是一种防护性装备,用于保护头部免受碰撞和其他物理伤害,从而降低因头部受伤导致的伤亡率。内衬是头盔的关键组成部件,它可以有效地减少外力对头部的损伤程度。蜂窝结构是一种周期性重复的结构,在受到外力碰撞时,能够有效地减少受力时产生的能量,从而提高头盔的力学性能和抗压能力,从而更好地保护头部免受损伤。近年来,极小曲面作为一种用于轻量化和多功能结构应用的新型特殊多孔结构,受到了许多学者研究的兴趣,尤其是Diamond、Gyroid和Primitive三种TPMS(Triply periodic minimal surface)结构。本论文采用激光固化成型(SLA)技术制备新型结构头盔内衬。首先,采用Rhinoceros和Grasshopper插件设计出具有极小曲面单元结构与多孔结构,通过Hyper Mesh进行前处理,最后导入ABAQUS有限元分析软件,分析其变形行为、力学性能与能量吸收特性。其次,选择力学性能突出,能量吸收效率高的结构设计极小曲面结构头盔内衬模型,按照国家安全帽测试标准GB/T 2812-2006要求建立冲击模拟模型,在Hyper Mesh和ABAQUS中配合完成冲击模拟。研究内容及结论如下:(1)利用Rhinoceros三维建模软件与Grasshopper插件设计出三种不同极小曲面单元结构模型、多孔结构模型,结果。(2)运用材料力学试验机测试材料ABS的材料力学性能,分析SLA打印方形对模型实际压溃时力学性能表现的影响,用该材料制作出三种不同的极小曲面多孔结构。(3)通过对三种不同极小曲面结构单元结构与多孔结构的压缩模拟和力学测试,发现Diamond、Primitive结构的抗压强度较弱、易破坏,而Gyroid结构应力分布均匀,抗压强度较强,不易破坏。因此选用Gyroid结构设计制备极小曲面复合结构的头盔内衬。(4)根据国家安全帽测试标准GB/T 2812-2006要求建立冲击模拟模型,对以Gyroid结构设计的不同厚度的极小曲面头盔内衬进行落锤实验冲击仿真,分析应力时间曲线与能量变化曲线发现厚度为0.5mm的极小曲面复合结构头盔内衬具有良好的力学性能与优异的能量吸收特性。最后利用SLS技术制作出具有优化后点阵结构的头盔内衬。综合分析表明不同类型TPMS结构在压缩过程中呈现不同的变形行为和力学响应,该种结构可以用于抗冲击车辆或植入体的应用。

关键词：极小曲面仿生结构设计增材制造有限元仿真

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激光增材制造TPMS多孔结构力学性能研究

应用激光 2023年

作者：张浩立陆萍张福隆刘双宇盐城工学院汽车工程学院盐城工学院机械工程学院

关键词：极小曲面仿生结构设计激光增材制造有限元仿真

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挤压铸造模具零部件的标准化研究

挤压铸造模具零部件的标准化研究

作者：张浩立武汉理工大学

学位级别：硕士

随着机械工业的不断发展,对产品的品质和个性要求就越来越高,所以近年来挤压铸造这种先进的加工工艺已被广泛的应用和发展。模具的标准化状况能直接体现出模具技术的发展水平,也能方便模具的设计制作和提高模具加工精度,还能方便模具维... 详细信息

随着机械工业的不断发展,对产品的品质和个性要求就越来越高,所以近年来挤压铸造这种先进的加工工艺已被广泛的应用和发展。模具的标准化状况能直接体现出模具技术的发展水平,也能方便模具的设计制作和提高模具加工精度,还能方便模具维修和延长模具的使用寿命,节省产品成本。但由于我国的模具工业整体起步较晚,在挤压铸造模具方面还尚无标准和规范,因此在现阶段做挤压铸造模具零部件的标准化研究工作有重要的现实意义。本文主要参考了压铸模、塑料模和冲压模的标准化体系和其他大量资料后,用全新的观点和方法对挤压铸造模具零部件的标准化体系做了大量的前期研究工作,主要体现在以下几个方面: 1)本文简要的介绍了挤压铸造工艺的特点,并分析了发展挤压铸造模具标准化体系的必要性;2)根据挤压铸造工艺特点,进行了分类。并总结了常用的挤压铸造模具的结构特点和结构形式,给出了每种结构形式的典型图类,以供设计者参考;3)本文列出了挤压铸造模具所有的常用部件和通用部件标准结构形式,并用列出了每种零部件的尺寸标准,这些零部件包括压头、压套、分流锥、导柱、导套、导正销、固定板、模套、模板、模座、模柄、顶板、推杆、推管、卸料板、拉杆、斜销、弯销、斜键和导滑镶块等。初步实现了挤压铸造模具常用零部件的标准化体系;4)为了方便对挤压铸造模具标准件的查找和搜索,本文采用HtmlHelpWorkshop帮助软件建立了一个专用挤压铸造模具标准件的查询系统,可以使用该系统直接快速查找所有标准件的结构形式和标准尺寸。最后通过四个典型的挤压铸造模具设计实例,说明了发展挤压铸造模具标准化工作的必要性。挤压铸造模具标准化是一项具有深远意义的工作,需要所有从事挤压铸造技术的科技工作者和从业人员长期不断的努力,才能使挤压铸造模具标准化体系更加完善!

关键词：挤压铸造模具零部件标准化查询系统

内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法

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现代隧道技术 2014年第3期51卷 131-137页

作者：柳献张浩立唐敏鲁亮王秀志同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学结构工程与防灾研究所上海200092 上海申通地铁集团有限公司技术中心上海201103

作为盾构隧道常见加固方式之一的内张钢圈半环加固工法,主要用于控制隧道衬砌的大变形,为隧道结构提供后期补强。文章结合半环加固工况下盾构隧道结构极限的承载试验,描述了其加固施工工艺,以及加固结构破坏的试验现象,得出了此工况下... 详细信息

作为盾构隧道常见加固方式之一的内张钢圈半环加固工法,主要用于控制隧道衬砌的大变形,为隧道结构提供后期补强。文章结合半环加固工况下盾构隧道结构极限的承载试验,描述了其加固施工工艺,以及加固结构破坏的试验现象,得出了此工况下的结构荷载位移曲线,并分析了加固结构的关键性能点。试验结果表明,半环加固法能有效提高隧道的结构刚度及极限承载能力;钢板与混凝土衬砌的粘结面破坏导致结构整体破坏,是加固结构的关键控制因素。

关键词：盾构隧道结构加固极限承载力内张钢圈后期补强足尺试验

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光固化氧化铝陶瓷浆料流变性能研究进展

硅酸盐通报 2023年第2期42卷 708-718,727页

作者：缪新宇陆萍刘双宇李尹豪张福隆李亮张浩立盐城工学院机械工程学院盐城224051 盐城工学院汽车工程学院盐城224051 江苏悦达智能农业装备有限公司盐城224007

立体光固化成型技术是一种生产高精度、高性能陶瓷部件的新兴增材制造工艺。制备具有良好流动性和高固相含量的陶瓷浆料是立体光固化增材制造工艺的优势。本文讨论了固相含量、单体、分散剂、粉体级配等因素对浆料流变性能的影响规律,... 详细信息

立体光固化成型技术是一种生产高精度、高性能陶瓷部件的新兴增材制造工艺。制备具有良好流动性和高固相含量的陶瓷浆料是立体光固化增材制造工艺的优势。本文讨论了固相含量、单体、分散剂、粉体级配等因素对浆料流变性能的影响规律,总结了目前配制高固相含量和低黏度光固化Al2O3陶瓷浆料的材料选择原则,归纳了制备高固相含量、低黏度Al2O3陶瓷浆料的指导方法,指出了高性能光固化Al2O3陶瓷浆料开发的主要趋势和面临的挑战。

关键词：立体光固化成型技术 Al2O3陶瓷浆料固相含量黏度单体分散剂粉体粒径

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挤压铸造实用技术研究

特种铸造及有色合金 2005年第3期25卷 150-152页

作者：罗继相赵利华谢少庆张浩立武汉理工大学

给出了直接式挤压铸造模具和双分型面挤压铸造模具设计技术要点 ;论述了挤压铸造技术方案的选择原则。实践证明 ,获得合格挤压铸造件的首要条件是设备性能稳定可靠、工艺方案正确、模具结构合理 ;必要条件是各工艺参数间要相互协调 ,应... 详细信息

给出了直接式挤压铸造模具和双分型面挤压铸造模具设计技术要点 ;论述了挤压铸造技术方案的选择原则。实践证明 ,获得合格挤压铸造件的首要条件是设备性能稳定可靠、工艺方案正确、模具结构合理 ;必要条件是各工艺参数间要相互协调 ,应根据生产中条件的变化和各工艺参数之间相互影响调整主参数。

关键词：挤压铸造模具工艺参数

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多孔性水泥-聚苯颗粒材料的吸声性能研究

材料科学与工艺 2014年第3期22卷 23-27页

作者：朱洪波张浩立柳献李晨同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学土木工程学院上海200092

水泥-聚苯颗粒材料被广泛用作外墙外保温材料,通过特殊制备工艺可形成多孔性结构,从而同时具备吸声功能,改善建筑环境.以水泥为胶凝材料,以聚苯颗粒为骨料,以聚丙烯纤维和可再分散乳胶粉为增韧材料,采用半干料压缩工艺成型制备吸声材料... 详细信息

水泥-聚苯颗粒材料被广泛用作外墙外保温材料,通过特殊制备工艺可形成多孔性结构,从而同时具备吸声功能,改善建筑环境.以水泥为胶凝材料,以聚苯颗粒为骨料,以聚丙烯纤维和可再分散乳胶粉为增韧材料,采用半干料压缩工艺成型制备吸声材料,分析了水泥用量和蒸汽养护对材料吸声性能的影响.结果表明:水泥掺量越高,在高频段的吸声系数越低,但水泥掺量过低对低频声的吸收不利;蒸汽养护使材料表面形成了空腔共振吸声结构,对提高一定频率下的吸声性有利,根据理论计算了空腔共振吸声结构提高吸声性的频率范围,结果与实测结果一致,分析认为通过调整聚苯颗粒粒径可实现在相对较宽频率范围的高效吸声;纤维提高了抗折强度,可在保障强度的前提下降低水泥用量以提高吸声性.

关键词：水泥聚苯颗粒空腔共振吸声结构半干料压缩成型蒸汽养护

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基于局部逆向工程的汽车覆盖件模具虚拟设计

锻压技术 2005年第2期30卷 76-78页

作者：张浩立罗继相武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

提出了一种在现代先进的计算机辅助系统(CAD/CAE/CAM)和先进的计算机网络技术支持下的汽车覆盖件模具设计方法;综合运用局部逆向工程技术和虚拟设计技术,以实物为基础建立精确的覆盖件CAD模型,运用并行的思想进行覆盖件模具的虚拟设计,... 详细信息

提出了一种在现代先进的计算机辅助系统(CAD/CAE/CAM)和先进的计算机网络技术支持下的汽车覆盖件模具设计方法;综合运用局部逆向工程技术和虚拟设计技术,以实物为基础建立精确的覆盖件CAD模型,运用并行的思想进行覆盖件模具的虚拟设计,再虚拟生成符合要求的覆盖件产品模型,经检测合格后进入实物的生产。这样即可节约汽车覆盖件模具的设计时间,又可节约设计成本,同时提高了产品的设计质量。

关键词：汽车覆盖件模具虚拟设计局部 CAD/CAE 计算机辅助系统逆向工程技术计算机网络 CAD模型设计方法技术支持设计技术综合运用产品模型设计成本设计质量

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一种新型张力保护自动收放脐带缆绞车装置

海洋工程 2010年第3期28卷 107-111页

作者：邓智勇曾钕钋张浩立武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064

介绍一种新型张力保护自动收放的脐带缆绞车装置的组成及特点。该装置克服了传统脐带缆绞车全人工操作模式所存在的效率低和安全性差等问题,实现了脐带缆绞车的自动收放和排缆,准确控制脐带缆张力,有效保护脐带缆的安全,大幅提高了潜水... 详细信息

介绍一种新型张力保护自动收放的脐带缆绞车装置的组成及特点。该装置克服了传统脐带缆绞车全人工操作模式所存在的效率低和安全性差等问题,实现了脐带缆绞车的自动收放和排缆,准确控制脐带缆张力,有效保护脐带缆的安全,大幅提高了潜水器等水下作业设备的工作效率和作业安全性。

关键词：脐带缆绞车自动收放自动排缆张力保护