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热塑性纤维复合材料多尺度联合仿真研究

热塑性纤维复合材料多尺度联合仿真研究

作者：池增源北京化工大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀性好、可设计好等特点,被广泛用于国防工业、航空航天、汽车电子和医疗器械等民生领域。纤维复合材料的微观形态、制品结构和浇口位置都会影响到热塑性复合材料注塑制品在宏观尺度下的力学... 详细信息

纤维增强复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀性好、可设计好等特点,被广泛用于国防工业、航空航天、汽车电子和医疗器械等民生领域。纤维复合材料的微观形态、制品结构和浇口位置都会影响到热塑性复合材料注塑制品在宏观尺度下的力学性能。传统仿真由于在数值分析时默认纤维是各向同性,并且忽略了复合材料微观形态对宏观力学性能的影响,使得数值模拟结果失真和无法进行性能优化,更难以对制品缺陷或者结构强度进行改善。针对传统仿真的不足,本课题立足于热塑性纤维增强复合材料,采用了一种基于模流分析软件Moldex3D、材料建模软件Digimat以及力学分析软件Abaqus的多尺度联合仿真方法,验证了联合仿真的可行性。并基于该方法对熔接线强度和制品强度进行模拟优化。主要内容如下:（1）多尺度联合仿真的技术原理和有效性。阐述了多尺度联合仿真的工作原理,以实验试件为研究对象,以试件的等效应力为参照,验证了基于Moldex3D、Digimat、Abaqus多尺度联合仿真技术的有效性,确定了工程应用的可行性。（2）热塑性纤维复合材料的纤维微观形态对注塑制品力学性能影响。以某盒盖为模型,通过改变纤维的长径比和纤维质量分数,探究纤维微观形态对宏观力学性能的影响,为热塑性复合材料的选用提供了参考依据。（3）基于多尺度联合仿真技术,对制品熔接线强度和力学性能模拟优化研究。分别以连接器熔接线强度和汽车某零件为研究对象,采用多尺度联合仿真技术和改变浇口位置的方式,探究了多尺度联合仿真对连接器熔接线强度的影响,确定了汽车某零件的最佳浇口设计方案,对热塑性复合材料注塑制品的熔接线强度的模拟和模具优化具有指导意义。

关键词：热塑性纤维复合材料微观形态多尺度联合仿真熔接线优化

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中央电气盒装配孔开裂问题分析及改进研究

中央电气盒装配孔开裂问题分析及改进研究

作者：李洪升华东理工大学

学位级别：硕士

本文利用失效分析树分析方法对中央电气盒装配孔开裂问题的分析,得到了中央电气盒装配孔开裂的原因在于两个方面：设计强度问题和熔接线问题。对于熔接线问题,本文首先从理论上详细的阐述了熔接线的成因、分类、形成机理及改善的基本... 详细信息

本文利用失效分析树分析方法对中央电气盒装配孔开裂问题的分析,得到了中央电气盒装配孔开裂的原因在于两个方面：设计强度问题和熔接线问题。对于熔接线问题,本文首先从理论上详细的阐述了熔接线的成因、分类、形成机理及改善的基本方法。根据这些理论,一方面说明了中央电气盒装配孔熔接线存在的必然性;另一方面也说明了中央电气盒装配孔的熔接线是后期熔接线,必然影响装配孔的强度。其次,本文还利用MoldFlow作为工具,对中央电气盒进行了模流分析,确定了熔接线的存在,及存在位置,并得到与理论分析相吻合的结果,从而即验证了MoldFlow模流分析的可靠性,也说明了装配孔上存在着熔接线的必然性。再次,同时本文还利用MoldFlow对中央电气盒装配孔的熔接线进行了改进分析研究,得到了增加注浇口是解决中央电气盒熔接线的最佳方案。对于设计强度问题,本文从过盈配合联接的基本理论出发,通过传统方法校核了中央电气盒装配孔的设计,并通过不同过盈量的计算,得到了随过盈量变化而变化的装配孔最大比压和材料许用比压关系曲线,从曲线可知本装配孔的设计存在着过盈量太大问题,因而有可能会导致中央电气盒装配孔开裂。另外,本文基于有限元理论,运用HyperWorks对中央电气盒的套筒装配过程进行了模拟仿真分析,根据前面的过盈量强度校核曲线,分别对过盈量为0.04mm,0.06mm,0.1mm,0.2mm,0.3mm,0.7mm和存在熔接线情况时进行了有限元模拟仿真计算,从仿真分析可以得到如下结论：第一,有限元所分析的过盈量强度基本与过盈量理论强度校核曲线相吻合;第二,当前中央电气盒装配孔的过盈量0.7mm设计,过盈量太大,导致大部分装配孔的单元发生了塑性变形,由于塑料的可塑性,不会导致装配开裂,但是由于装配孔上存在熔接线缺陷,所以造成装配孔开裂现象。通过分析,找到中央电气盒装配孔开裂的根本原因后,本文还给出了解决问题的基本方法。对于熔接线问题,提出增加注浇口的方法;对于设计强度问题,根据塑料材料的特性,本文提出了一种特殊的装配孔结构。

关键词：过盈配合熔接线有限元模流分析

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无定形聚合物注塑制品双折射行为的实验研究

无定形聚合物注塑制品双折射行为的实验研究

作者：闫辰光郑州大学

学位级别：硕士

注塑成型是聚合物加工成型的主要方式之一，粘弹性高聚物在成型加工中经历复杂热机历史形成的残余应力和分子取向对制品力学、光学性能和尺寸稳定性有很大的影响。对于无定形透明聚合物来说．双折射是有效的表征聚合物冻结分子取向和残... 详细信息

注塑成型是聚合物加工成型的主要方式之一，粘弹性高聚物在成型加工中经历复杂热机历史形成的残余应力和分子取向对制品力学、光学性能和尺寸稳定性有很大的影响。对于无定形透明聚合物来说．双折射是有效的表征聚合物冻结分子取向和残余应力的方法，也可作为一种聚合物注塑制品的微观形态结构特征，是制品各向异性的体现。因此，研究注塑制品双折射等微观结构和行为的影响因素及变化规律，对实现成型过程及工艺优化和制品质量控制有重要意义，也是当今聚合物加工研究的前沿课题。本文在深入分析注塑成型中双折射、残余应力等微观结构和行为形成机理的基础上，针对无定形聚合物注塑成型制品，重点从实验角度考察了注塑成型制品双折射的测试与表征，分析了成型工艺参数及复杂流动行为对不同类型制品残余双折射和取向分布的影响，主要工作包括：1．通过光弹仪测定注塑聚苯乙烯平板制品双折射平面内分量的整体分布情况，考查了工艺条件对制品平面内双折射和流动残余应力的影响，结果表明熔体温度和保压压力是影响双折射分布的两个主要因素。并验证了光弹法测量注塑制品平面双折射的有效性。2．考察了不同嵌件造成的聚苯乙烯注塑制品熔接区域的双折射行为。通过对带嵌件制品光弹试验发现了嵌件后复杂流动行为造成的各向异性，以及不同工艺条件下带熔接线制品双折射分布的变化规律。同时，嵌件形状变化引起的流动行为和熔接角变化也会对制品双折射分布造成影响。3．通过扫描电镜对熔接线处微观结构的测试，发现熔接线处在整个厚度方向都存在不良缠结区，并且嵌件后熔接线沿流动方向贯穿整个制件，通过制品剥层后的光弹测试进行了验证。4．采用楔形法测定了制品不同位置厚度方向双折射分量的分布，在熔接线处各个分量变化规律基础上，进一步分析得出了嵌件造成的熔接线处取向的分布情况。嵌件后较小的区域内有明显的各向异性，沿流动方向取向变化梯度较大，逐步增加到最大，在这之后到制品末端的较大的区域内取向逐渐降低。从热收缩实验结果和厚度方向双折射分布可以看出，嵌件后较小区域内在垂直流动方向上取向较为明显。

关键词：双折射取向光弹法楔形法熔接线

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玻纤增强尼龙材料在手机外壳上的应用

玻纤增强尼龙材料在手机外壳上的应用

作者：张锐上海交通大学

学位级别：硕士

通讯技术的发展带动手机产业的不断升级，使得手机外壳的选材也发生了很大的变化。与传统材料PC/ABS等相比，尼龙材料不论在流动性还是在力学性能方面，都有着自己的优势。现代智能手机日益轻薄化的设计要求，使得玻纤增强的尼龙材料开... 详细信息

通讯技术的发展带动手机产业的不断升级，使得手机外壳的选材也发生了很大的变化。与传统材料PC/ABS等相比，尼龙材料不论在流动性还是在力学性能方面，都有着自己的优势。现代智能手机日益轻薄化的设计要求，使得玻纤增强的尼龙材料开始大量使用在手机的结构性部件里。本文对手机产业的发展历史和外壳材料的改变作了概述，对尼龙材料在这一领域的应用优势做了分析。不同于PC/ABS等无定形材料，尼龙材料对加工设备和加工工艺都有其自身的要求。本文选择和研究了适合尼龙材料注塑成型的基本设备和工艺条件。玻纤增强的尼龙材料制备的轻薄手机外壳中，手机外壳的翘曲变形是影响制品质量的关键问题之一。本文分析了产生翘曲变形的不同原因，探索了改善翘曲变形的方法，提出了解决翘曲变形问题的一般思路，最终解决了翘曲问题，制备了合格的手机外壳。熔接线是玻纤增强尼龙材料制备的手机外壳的常见缺陷之一，它表现为强度低，外观差等等问题，而影响手机的使用。针对如何提高熔接线强度和外观，本文提出采用增加溢料阱的方法，并通过实验探索了溢料阱位置和形状对熔接强度的影响，优选出了合理方法。

关键词：手机尼龙材料玻纤加工翘曲熔接线

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实用注射成型技术讲座

塑料 1981年第2期 80-101页

作者：游玉海北京市家用电器研究所

人类的历史,经石器时代、铁器时代,可以说己经进入了塑料时代,而且这个时代来势迅速。因为生产率高、成本低、使用方便所以不断发展扩大。然而,今后从技术先进,资源优先、环境保护的立场出发,是将塑料作为宝贵材料有效利用的时代。要求... 详细信息

人类的历史,经石器时代、铁器时代,可以说己经进入了塑料时代,而且这个时代来势迅速。因为生产率高、成本低、使用方便所以不断发展扩大。然而,今后从技术先进,资源优先、环境保护的立场出发,是将塑料作为宝贵材料有效利用的时代。要求展开以省资源,省劳力、无公害为重点的新的研究。第一章,以热塑性塑料注射成型,在工厂中的具体问题为例,用简单的书面答疑方式,将基本事项加以浅近的解释。这也正是时代的要求。对各种现象作了原则说明,但实际问题是复杂的,虽不能简单地作结论,但原则地加以探讨,这是理解的第一步。在不同场合、虽然也往往可能曲解原则,但不要忘记在这种情况下,这类代价也是必要的。

关键词：脱模斜度成型条件熔接线注射压力模具温度浇口表面缩孔高冲击聚苯乙烯翘曲变形形状畸变充模壁厚不均应力开裂流道飞边模具变形

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车用塑料件的模流与结构联合仿真分析

计算机辅助工程 2017年第5期26卷 17-22页

作者：李西顺杨明华孙正峰成都航天模塑股份有限公司技术中心成都610100

现存结构仿真软件的材料模型无法准确表达塑料及纤维复合材料零件各向异性的特性,为提高这类零件结构仿真的准确性,使用Moldex3D,Digimat和Opti Struct联合仿真的方法,针对汽车空调风门进行三点弯曲试验工况下的强度仿真与分析。按照实... 详细信息

现存结构仿真软件的材料模型无法准确表达塑料及纤维复合材料零件各向异性的特性,为提高这类零件结构仿真的准确性,使用Moldex3D,Digimat和Opti Struct联合仿真的方法,针对汽车空调风门进行三点弯曲试验工况下的强度仿真与分析。按照实际成型工艺对空调风门进行模流分析,将模流分析得到的结果通过Digimat映射到结构有限元模型上,得到联合仿真模型,并将该模型的分析结果和未映射模型的分析结果同时与通过试验获得的真实应力值进行对比分析。研究结果表明:由成型工艺导致的材料各向异性对风门的应力分布和重点区域应力值均有较大影响;在熔接线附近,考虑玻纤取向的联合仿真模型得到的应力值与实际的应力值更接近,可以提高含玻纤材料零件仿真计算结果的准确性。

关键词：汽车空调风门注塑成型模流各向异性玻纤取向熔接线强度

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模流分析在汽车注塑件设计中的应用

计算机辅助工程 2017年第5期26卷 13-16页

作者：贡晓洁张长春叶远林奇瑞汽车股份有限公司汽车工程技术研发总院安徽芜湖241009

鉴于越来越多的注塑部件应用于汽车设计,而注塑产品的熔接线通常是强度最薄弱的区域,因此对熔接线的预测和优化非常重要。以某汽车前端模块为实例,阐述借助Moldflow快速找到改善熔接线质量的解决方案。经Moldflow分析发现,当浇口位置和... 详细信息

鉴于越来越多的注塑部件应用于汽车设计,而注塑产品的熔接线通常是强度最薄弱的区域,因此对熔接线的预测和优化非常重要。以某汽车前端模块为实例,阐述借助Moldflow快速找到改善熔接线质量的解决方案。经Moldflow分析发现,当浇口位置和数量不变时,优化产品的局部料厚可以明显提高熔接线的质量。

关键词：汽车模流分析前端模块熔接线壁厚

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基于Moldflow的注塑开关工艺分析

塑料制造 2015年第1期 68-70页

作者：杨德扈艳萍韩雷雷张惠敏青岛科技大学山东青岛266000

本文以开关为例,首先分析了开关的结构和成型工艺,运用moldflow软件确定最佳浇口位置,分析了开关注塑成型过程的填充时间,熔接线和体积收缩率,并根据分析结果对注射工艺参数进行优化,为模具结构设计提供依据。

关键词： Moldflow 浇口充填时间熔接线优化模具结构

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免喷涂材料浅析及在冰箱的应用研究

免喷涂材料浅析及在冰箱的应用研究