基于联合仿真的微发泡注塑轻量化制品的性能研究
发布时间：2021-10-25 13:11
微发泡注塑技术具有在保持力学性能基本不变的前提下,节省材料、减少翘曲变形、降低锁模力等诸多优点,已经应用于高性能工程材料、汽车零部件、家用电器等领域,是塑料成型领域面向未来的新技术。这些高端领域对微孔塑料制品的力学性能有严格要求,然而微孔塑料中的泡孔分布具有不均匀性,难以描述和定义,通常采用实验方法对微孔塑料力学性能进行检测,增加了微孔塑料制品的开发成本与时间。本文利用联合仿真分析方法对微孔塑料力学性能进行了仿真分析,考虑了微孔塑料中泡孔分布情况对力学性能的影响。验证了模拟分析的准确性可达到实际的80%以上,利用该方法对加工参数与微孔塑料力学性能的关系进行研究,对终端应用汽车后视镜镜架进行了模拟和优化,建立了一套更准确评价微发泡注塑制品力学性能的仿真方法。主要工作如下:（1）在微孔塑料领域应用了考虑泡孔分布不均匀性的联合仿真方法,利用Moldex3D模拟微孔塑料的泡孔信息,使用Digimat建立微孔塑料的泡孔结构模型,将泡孔非均匀性信息耦合到Abaqus结构分析软件,通过多个软件联合仿真实现考虑微孔塑料泡孔分布情况的力学性能模拟分析。（2）对联合仿真模拟微孔塑料力学性能的方法进行了验证...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１微孔塑料ＳＥＭ视图及模拟仿真视图??Ｆｉｇ．?１－１?ＳＥＭ?ｖｉｅｗ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｐｌａｓｔｉｃ??
?第二章微发泡注塑联合仿真平台的原理和方法???等效宏观刚度与真实的异质复合材料相同，即ａ?＝己￡，如图２－２所示。平均场均化??方法（ＭＦＨ）正是Ｄｉｇｉｍａｔ－ＭＦ实现这一过程的方法，其目的是计算ＲＶＥ级别和每??一相应力场和应变场体积平均值的近似准确值。??均质化??展，ｅ??Ｃｏ?ｃ??图２－２均质化方法示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??Ｅｓｈｅｌｂｙ解决了?ＭＦＨ方法的准确性问题。他发现椭圆形体积（／）内的应变ｓ是??均匀的，并且与本征应变ｆ相关，如下所示［３７］：??＝?？（／，Ｃ〇）：￡＊，Ｖｘ?ｅ?（／），?（２－５）??其中纟（／，Ｃｏ）是Ｅｓｈｅｌｂｙ的张量，它取决于Ｃ（Ｄ以及⑴的形状和方向。如果??Ｃ〇是各向同性的，并且（／）是椭球体，则刚度依赖性仅通过泊松比确定，形状依赖??性仅通过长宽比确定。??Ｅｓｈｅｌｂｙ的解决方案在ＭＦＨ中起着根本性的作用，因为它可以解决单一包含问??题，如图２－３所示。无限实体在其边界上经受线性位移，对应于均匀的远程应变Ｅ。??该实体由刚度为Ｃ〇的基体相构成，其中嵌入了刚度为Ｃｉ的单个椭圆形杂物。使用??霞??Ｃ〇??图２－３单一包含模型??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｉｎｇｌｅ?ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??Ｅｓｈｅｌｂｙ的解决方案，发现夹杂物内部应变是均匀的，并且与远程应变有关，如下所??示【３７］：??ｅ（ｘ）?＝?Ｈ￡〇，Ｃ〇，Ｃｉｙ．Ｅｙｘ?Ｇ?（／），?（２－６）??其中Ｈ是单夹杂物应变浓度张量，定义如下Ｉ３＇??ＨＥ（Ｉ，Ｃ〇，Ｃｉ）?＝?｛／?＋?＜；
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【参考文献】：
期刊论文
[1]微发泡制品表面质量改善理论及研究进展[J]. 迟文凯,谢鹏程. 塑料. 2020(01)
[2]高分子材料轻量化技术及工业化应用[J]. 崔雯,张国强. 橡塑技术与装备. 2019(08)
[3]多尺度联合仿真在复合材料注塑成型中的应用[J]. 张玉丽,傅南红,杨华光,武高健,谢鹏程. 塑料. 2019(01)
[4]运用Moldex3D模流分析改善某空气滤清器成型的表面质量[J]. 翟豪瑞,葛晓宏,陶康. 模具工业. 2016(03)
[5]汽车轻量化成形技术及其进展[J]. 郎利辉,杨希英,刘康宁,孙志莹. 现代零部件. 2014(04)
[6]多尺度非线性复合材料建模平台——DIGIMAT[J]. CAD/CAM与制造业信息化. 2014(03)
[7]汽车轻量化推动车用塑料快速发展[J]. 杨柳. 中国石化. 2012(02)
[8]注塑工艺参数对微发泡PP/SiO2纳米复合材料发泡行为及力学性能的影响[J]. 龚维,高家诚,何力,于杰,郑环,何颖. 中国塑料. 2010(02)
博士论文
[1]微孔发泡注塑成型技术及其产品泡孔结构形成过程和演变规律研究[D]. 董桂伟.山东大学 2015
[2]微孔发泡聚乳酸泡孔结构调控及性能研究[D]. 余鹏.华南理工大学 2015
[3]多相/多组分高性能热塑性聚合物的微孔发泡与性能研究[D]. 马忠雷.西北工业大学 2015
[4]微细发泡注塑成型工艺的关键技术研究[D]. 胡广洪.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]基于超临界CO2阻燃TPU微发泡材料的制备与工艺的研究[D]. 李海燕.青岛科技大学 2017
[2]微孔注塑制品表面质量与泡孔结构的改善策略及机理分析[D]. 杨杏.华南理工大学 2017
[3]微发泡注塑注气系统的智能化控制及关键工艺参数的研究[D]. 李亦哲.北京化工大学 2016
[4]碳纳米管复合材料力学性能的多尺度仿真分析[D]. 张东凯.大连理工大学 2016
[5]聚合物发泡材料泡孔形成及长大过程的研究[D]. 高萍.贵州大学 2016
[6]高韧性聚烯烃微发泡结构材料的研究[D]. 何跃.贵州大学 2016
[7]微孔发泡材料气泡长大与表面质量的数值预测[D]. 高龙.吉林大学 2016
[8]微孔发泡注射成型技术研究及应用[D]. 李蓓.武汉理工大学 2016
[9]微发泡尼龙6及其复合材料的制备及性能研究[D]. 何孟文.浙江理工大学 2016
[10]微发泡聚丙烯复合材料力学性能的研究[D]. 段焕德.贵州大学 2015
本文编号：3457470
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１微孔塑料ＳＥＭ视图及模拟仿真视图??Ｆｉｇ．?１－１?ＳＥＭ?ｖｉｅｗ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｐｌａｓｔｉｃ??
?第二章微发泡注塑联合仿真平台的原理和方法???等效宏观刚度与真实的异质复合材料相同，即ａ?＝己￡，如图２－２所示。平均场均化??方法（ＭＦＨ）正是Ｄｉｇｉｍａｔ－ＭＦ实现这一过程的方法，其目的是计算ＲＶＥ级别和每??一相应力场和应变场体积平均值的近似准确值。??均质化??展，ｅ??Ｃｏ?ｃ??图２－２均质化方法示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??Ｅｓｈｅｌｂｙ解决了?ＭＦＨ方法的准确性问题。他发现椭圆形体积（／）内的应变ｓ是??均匀的，并且与本征应变ｆ相关，如下所示［３７］：??＝?？（／，Ｃ〇）：￡＊，Ｖｘ?ｅ?（／），?（２－５）??其中纟（／，Ｃｏ）是Ｅｓｈｅｌｂｙ的张量，它取决于Ｃ（Ｄ以及⑴的形状和方向。如果??Ｃ〇是各向同性的，并且（／）是椭球体，则刚度依赖性仅通过泊松比确定，形状依赖??性仅通过长宽比确定。??Ｅｓｈｅｌｂｙ的解决方案在ＭＦＨ中起着根本性的作用，因为它可以解决单一包含问??题，如图２－３所示。无限实体在其边界上经受线性位移，对应于均匀的远程应变Ｅ。??该实体由刚度为Ｃ〇的基体相构成，其中嵌入了刚度为Ｃｉ的单个椭圆形杂物。使用??霞??Ｃ〇??图２－３单一包含模型??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｉｎｇｌｅ?ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??Ｅｓｈｅｌｂｙ的解决方案，发现夹杂物内部应变是均匀的，并且与远程应变有关，如下所??示【３７］：??ｅ（ｘ）?＝?Ｈ￡〇，Ｃ〇，Ｃｉｙ．Ｅｙｘ?Ｇ?（／），?（２－６）??其中Ｈ是单夹杂物应变浓度张量，定义如下Ｉ３＇??ＨＥ（Ｉ，Ｃ〇，Ｃｉ）?＝?｛／?＋?＜；
?第二章微发泡注塑联合仿真平台的原理和方法???等效宏观刚度与真实的异质复合材料相同，即ａ?＝己￡，如图２－２所示。平均场均化??方法（ＭＦＨ）正是Ｄｉｇｉｍａｔ－ＭＦ实现这一过程的方法，其目的是计算ＲＶＥ级别和每??一相应力场和应变场体积平均值的近似准确值。??均质化??展，ｅ??Ｃｏ?ｃ??图２－２均质化方法示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??Ｅｓｈｅｌｂｙ解决了?ＭＦＨ方法的准确性问题。他发现椭圆形体积（／）内的应变ｓ是??均匀的，并且与本征应变ｆ相关，如下所示［３７］：??＝?？（／，Ｃ〇）：￡＊，Ｖｘ?ｅ?（／），?（２－５）??其中纟（／，Ｃｏ）是Ｅｓｈｅｌｂｙ的张量，它取决于Ｃ（Ｄ以及⑴的形状和方向。如果??Ｃ〇是各向同性的，并且（／）是椭球体，则刚度依赖性仅通过泊松比确定，形状依赖??性仅通过长宽比确定。??Ｅｓｈｅｌｂｙ的解决方案在ＭＦＨ中起着根本性的作用，因为它可以解决单一包含问??题，如图２－３所示。无限实体在其边界上经受线性位移，对应于均匀的远程应变Ｅ。??该实体由刚度为Ｃ〇的基体相构成，其中嵌入了刚度为Ｃｉ的单个椭圆形杂物。使用??霞??Ｃ〇??图２－３单一包含模型??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｉｎｇｌｅ?ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??Ｅｓｈｅｌｂｙ的解决方案，发现夹杂物内部应变是均匀的，并且与远程应变有关，如下所??示【３７］：??ｅ（ｘ）?＝?Ｈ￡〇，Ｃ〇，Ｃｉｙ．Ｅｙｘ?Ｇ?（／），?（２－６）??其中Ｈ是单夹杂物应变浓度张量，定义如下Ｉ３＇??ＨＥ（Ｉ，Ｃ〇，Ｃｉ）?＝?｛／?＋?＜；
【参考文献】：
期刊论文
[1]微发泡制品表面质量改善理论及研究进展[J]. 迟文凯,谢鹏程. 塑料. 2020(01)
[2]高分子材料轻量化技术及工业化应用[J]. 崔雯,张国强. 橡塑技术与装备. 2019(08)
[3]多尺度联合仿真在复合材料注塑成型中的应用[J]. 张玉丽,傅南红,杨华光,武高健,谢鹏程. 塑料. 2019(01)
[4]运用Moldex3D模流分析改善某空气滤清器成型的表面质量[J]. 翟豪瑞,葛晓宏,陶康. 模具工业. 2016(03)
[5]汽车轻量化成形技术及其进展[J]. 郎利辉,杨希英,刘康宁,孙志莹. 现代零部件. 2014(04)
[6]多尺度非线性复合材料建模平台——DIGIMAT[J]. CAD/CAM与制造业信息化. 2014(03)
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[8]注塑工艺参数对微发泡PP/SiO2纳米复合材料发泡行为及力学性能的影响[J]. 龚维,高家诚,何力,于杰,郑环,何颖. 中国塑料. 2010(02)
博士论文
[1]微孔发泡注塑成型技术及其产品泡孔结构形成过程和演变规律研究[D]. 董桂伟.山东大学 2015
[2]微孔发泡聚乳酸泡孔结构调控及性能研究[D]. 余鹏.华南理工大学 2015
[3]多相/多组分高性能热塑性聚合物的微孔发泡与性能研究[D]. 马忠雷.西北工业大学 2015
[4]微细发泡注塑成型工艺的关键技术研究[D]. 胡广洪.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]基于超临界CO2阻燃TPU微发泡材料的制备与工艺的研究[D]. 李海燕.青岛科技大学 2017
[2]微孔注塑制品表面质量与泡孔结构的改善策略及机理分析[D]. 杨杏.华南理工大学 2017
[3]微发泡注塑注气系统的智能化控制及关键工艺参数的研究[D]. 李亦哲.北京化工大学 2016
[4]碳纳米管复合材料力学性能的多尺度仿真分析[D]. 张东凯.大连理工大学 2016
[5]聚合物发泡材料泡孔形成及长大过程的研究[D]. 高萍.贵州大学 2016
[6]高韧性聚烯烃微发泡结构材料的研究[D]. 何跃.贵州大学 2016
[7]微孔发泡材料气泡长大与表面质量的数值预测[D]. 高龙.吉林大学 2016
[8]微孔发泡注射成型技术研究及应用[D]. 李蓓.武汉理工大学 2016
[9]微发泡尼龙6及其复合材料的制备及性能研究[D]. 何孟文.浙江理工大学 2016
[10]微发泡聚丙烯复合材料力学性能的研究[D]. 段焕德.贵州大学 2015
本文编号：3457470
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