微纳成型力学

利用材料的塑性变形能力制造各种零部件被广泛应用于汽车、航空航天、消费电子和医疗设备等领域. 随着器件小型化的发展趋势, 开发新的微纳成型 (或微纳尺度塑性变形) 工艺成为制造业发展的核心问题之一. 近年来, 产业界和学术界对微纳成型技术进行了广泛的研究, 在开发微纳成型工艺、深入理解尺寸效应和变形行为等方面都取得了显著进展. 本文将聚焦不同材料体系如聚合物、非晶合金与晶体金属在微纳成型过程中的变形机理及其尺寸效应, 综述微纳成型技术的最新研究进展. 最后, 对金属微纳成型面临的技术挑战及其关键力学问题进行展望.      

金属成型润滑剂的标准及其应用

本文叙述了金属成型工艺中摩擦和润滑的特征,并以深拉延和冲孔工艺为例,简述了金属成型工艺中润滑剂的重要性。文中还用图表介绍了金属成型润滑剂体系的组成和标准规格,各种金属成型工艺与材料和润滑剂之间的关系以及合适的选择。并给出了金属成型润滑剂的应用指南。     

一种杆式多爆炸成型侵彻体战斗部

为进一步提高周向多爆炸成型侵彻体战斗部的毁伤效能,设计了一种爆炸成型杆式侵彻体战斗部。结合数值模拟方法,对侵彻体的成型过程及飞散效果进行模拟,分析了外衬对侵彻体成型质量的影响,并设计出侵彻体结构密实的杆式MEFP战斗部。制备了有外衬和无外衬两种战斗部原理样机并进行静爆实验。实验结果表明,无外衬战斗部成型侵彻体对3 m处40 mm厚45钢板平均穿深为27 mm,有外衬战斗部成型侵彻体可贯穿3 m处40 mm厚45钢板;侵彻体对靶板的侵彻实验结果与模拟结果一致。通过设计外衬结构,战斗部成型侵彻体的成型质量和侵彻威力都大幅度提高。     

冲胀成型工艺的力学分析和实验研究

本文利用内部充液圆柱壳受轴向冲击塑性失稳的研究结果,提出了一种冲胀成型工艺并做了实验研究。结果说明这种工艺需要的设备简单、试件密封要求不高、模具强度和紧固力要求抵、成型变形比较均匀等优点,它适用于有应变强化的低强度材料的成型。     

数字化光处理立体成型技术中吸附力的影响机制

数字化光处理(digital light processing, DLP)立体成型技术是一类重要的树脂光固化增材制造技术, 具有成型速度快、精度高等优点, 但其成型区液态树脂薄层的巨大吸附力限制了成型速度的提高. 目前研究集中于树脂槽成型窗口和打印工艺的改进, 对吸附力机理缺乏了解. 本文建立耦合树脂流动、自由基光聚合反应及固化相变的多物理场模型并通过数值求解, 研究了成型区树脂液膜在传质、光聚合、固化沉积、氧阻聚等共同作用下的演化过程, 发现固?液界面呈现出稳定的非均匀波浪衰减形貌, 液膜厚度极小且在边界处波动剧烈, 这不同于以往研究中的均匀界面假设. 讨论了打印速度、氧气浓度分布、紫外光强等因素对界面形貌以及吸附力的影响. 结果表明, 提高外界氧浓度、降低光照强度均能有效降低吸附力, 但会显著影响成型精度. 进一步提出调整紫外光强分布能改善界面形貌的不均匀性, 是降低吸附力、提高打印速度的一种有效措施. 本文对研究不同类型的树脂光固化增材制造技术具有重要的借鉴意义.      

双层卷焊管管筒层间紧密度的研究

通过理论分析求出了双层卷焊管的极限过盈成型量，通过对定径力的理论分析，找出了定径力与延伸率乃至管筒成型质量－层间紧密度的关系，并将理论结果与实测值进行了对比，两者基本一致．从而为双层卷焊管成型质量的在线控制建立了一个直接、有效和方便的数学模型．     

单点起爆形成多模式EFP的可行性研究

针对同一成型装药形成多模毁伤元问题,利用LS-DYNA 程序,研究了单点起爆位置对爆炸成型 侵彻体(explosivelyformedpenetrator,EFP)成型的影响规律。当起爆点距离药型罩的轴向距离从0倍装药 口径增加到0.72倍装药口径,EFP速度提高了37.8%,长径比增加了1倍多;优化设计成型装药结构,分析 了主装药端面中心点起爆和药型罩顶点起爆爆轰波传播规律,实现了杆式EFP、EFP2种模态的转换。通过 X光成像实验进行了验证,实验结果与数值模拟结果吻合较好。     

注塑成型充填／后充填过程统一的可压缩流动分析

注塑成型是重要的塑料成型工艺,成型过程中熔体在模腔中的流动和传热对最终制品的性能和质量有重要的影响,因此,精确预测注塑过程的流动及传热历史,并进一步预测注塑制品的收缩、翘曲和机械性能等性能和质量指标具有重要意义。为了精确地描述成型过程中材料的流动及传热行为,本文针对注塑成型过程的工艺特点,将充填后充填过程作为一个统一的过程,考虑材料可压缩性及相变对充填和后充填过程的影响,建立了充填后充填过程的统一数学模型。采用有限元/有限差分/控制体积混合数值方法,实现了注塑成型充填后充填一体化模拟。数值模拟结果与实验结果的对比,验证了本文模型和算法。     

双层卷焊管成型过程的有限元分析

本文用弹塑性有限元对双层卷焊管的成型过程进行了模拟，发现了管坯在成型过程中的变形规律及特点。利用计算机采样及磁带机记录等现代化测试手段对双层卷焊管的成型过程进行了多点同时测量，并将实测值与有限元结果进行了比较，两者基本一致     

管材冷弯回弹的计算公式

本文对管材冷弯成弯头或盘管的成型过程进行了弹塑性分析,求出了成型胎具半径r和成品弯管曲率半径即设计尺寸R之间的关系式。实践测量数据和计算结果表明,该公式具有精度高、使用方便的特点、可直接用于生产实践。     

电磁驱动高速弹丸成型模式与影响因素

为了研究电磁驱动药型罩形成高速成型弹丸的可行性及弹丸成型特性,基于CQ-7脉冲功率装置,开展了电磁驱动线性药型罩形成弹丸技术实验。结合激光多普勒测速技术,实现了电磁驱动药型罩形成弹丸的速度测量和侵彻铝靶验证。同时,基于流体动力学软件和相应电磁仿真模块,建立了电磁驱动弹丸成型的物理模型和数值模拟方法,模拟了弹丸成型和侵彻铝靶的动力学过程,利用实验结果验证了数值模拟方法的可靠性。在此基础上,研究了等壁厚球缺型药型罩的结构参数以及加载能量对弹丸成型参数的影响规律。结果表明：外曲率半径对弹丸的头部速度影响较小,而头部速度会随壁厚的减小和加载能量的增大显著增加;弹丸的长径比随外曲率半径和壁厚的减小、加载能量的增大呈逐渐增加的趋势。最后,利用数值模拟方法预测并验证了利用电磁驱动技术获得高速度和大质量成型弹丸的可行性。     

成型装药研究新进展

随着装甲技术以及灵巧弹药、多功能弹药和串联战斗部的发展,近期新型成型装药结构、技术及其应用研究活跃,取得了较好的进展。从射流装药、射弹装药、高速杆式弹丸装药3个方面就其新进展和新动向进行了调研、分析,并对成型装药发展趋势及潜在应用进行了评述。     

气体辅助注射成型气体穿透界面计算模型研究

气体辅助注射成型由于其显著的优越性得到了迅速地推广应用，对气辅成型过程的计算机模拟成为当前研究的热点课题。针对气辅成型充填模拟的关键问题－气体穿透界面的求解，首次提出了采用匹配渐近展开法求解气体穿透厚度的计算模型，初步的模拟计算获得了与实验一致的结果。     

周向多线性爆炸成型弹丸技术研究现状与发展

传统的破片式防空反导战斗部爆炸后产生的破片杀伤元数量虽多,却不能有效击毁来袭的不敏感弹药,存在威力不足问题,因而限制了其发展。周向多线性爆炸成型弹丸(multiple linear explosively-formed projectile, MLEFP)战斗部爆炸后在周向产生多个高速、大质量、大长径比的对折型线性爆炸成型弹丸(linear explosively-formed projectile, LEFP),具备击穿、击爆厚壁壳体不敏感弹药的能力,因此在中近程防空反导作战中具备广阔的应用前景。从线性毁伤元的发展和对折型LEFP的成型技术出发,重点分析了炸药装药、药型罩等关键部件影响线性毁伤元成型的研究成果,对比了3种毁伤元初速工程计算模型的理论依据、优缺点等,概括了近年来对折型LEFP侵彻试验结果,最后总结了周向MLEFP战斗部及其毁伤元未来的发展方向。     

三点起爆控制参数对尾翼爆炸成型弹丸成型的影响

针对三点起爆控制参数（起爆直径、起爆同步误差）对尾翼爆炸成型弹丸（explosively formed projectile,EFP）成型的影响问题,理论分析了三点起爆条件下爆轰波的马赫碰撞,计算获得了不同起爆直径下马赫波的相关参数,利用LS-DYNA有限元软件通过数值模拟研究了不同起爆直径下三点起爆同步误差对EFP尾翼成型及飞行速度的影响规律。结果表明,起爆直径越大,马赫波在药型罩上的作用面积越小,马赫超压越大,形成的EFP长径比和速度越大;起爆直径为30、40、50 mm三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差分别为50、100、150 ns;此外,尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的侧向分速度,提高飞行稳定性。     

金属薄板成型工艺中的失稳和损伤分析

简要地评述了金属薄板成型工艺中局部化颈缩引起的塑性失稳机制和成型极限分析的成果；讨论了多种塑性失稳判据在成型极限分析的实验和有限元模拟两方面的应用及其局限性；指出了塑性失稳破坏是延性材料的塑性加工硬化和损伤软化两者的相互作用过程，并介绍了应用连续损伤力学方法研究这一课题的进展。     

旋转对爆炸成型杆式侵彻体毁伤威力的影响

为进一步提高周向多爆炸成型侵彻体战斗部的毁伤效能,结合数值模拟方法,设计了一种爆炸成型杆式侵彻体战斗部。基于复合装药的爆轰加载控制方式,使得药型罩成型为密实的杆式侵彻体,通过调整半预制药型罩的斜置角度,对毁伤元的旋转速度施加控制,进而提高其空中飞行姿态的稳定性,提高毁伤元的毁伤威力。对不同斜置角度的战斗部原理样机进行了静爆实验,实验结果与模拟结果的对比表明,半预制药型罩斜置角度为1.5°时,爆炸成型杆式侵彻体的着靶姿态最好,对45钢靶板侵彻深度最大。通过药型罩斜置,在保证杆式侵彻体成型质量的同时,可以有效提高侵彻体的侵彻威力。     

金属成型过程接触分析的有限元法

以往通常将加工好的成型构件实物进行疲劳试验，以检验构件设计的合理性。这种实物试验方法在构件设计阶段，显得费时费力，成本很高，并且带有一定的盲目性。本文用大变形条件下的弹塑性有限元接触法模拟了某钢管构件的挤压成型过程，在算得残余应力的基础上，进一步分析了构件服役时在交变载荷作用下的应力，研究构件的最危险点及其应力谱。在算得危险点残余应力以及应力谱的基础上，再结合材料Goodman疲劳极限线图，对成型加工构件服役后的疲劳强度进行校核，有效提高产品的安全可靠度。该方法为成型加工构件的抗疲劳断裂设计提供了方便快捷的手段，降低了成型加工构件设计阶段及产品研发阶段的成本。     

专业教育与思政教育并行,激发学生专业能力培养——评《玻璃钢原材料手册》

正通过多种创新的教学方法使复合材料专业学科知识与思政教育紧密结合,专业教育与思政教育并行,激发学生专业能力培养,增强学生民族自豪感,达到优质人才培养和输送的最终目的 .复合材料设计专业本身涉及领域具有极强的专业性,专业内容包括多种材料成型工艺、原理等,例如玻璃钢复合材料的工艺方法、采用设备等.在《玻璃钢原材料手册》中对玻璃钢这一复合材料的模压成型工艺、层压成型工艺等进行了详细的介绍.该书对强化复合材料设计学生对专业知识的掌握,培养学生逻辑思维,促进思政内容灵活接入均具有重要意义.     

注塑模充模过程动态分析

注塑成型是利用型腔模制造理想制品主要的成型加工方式 ,塑料熔体的流动行为将直接影响着最终塑件的质量 ,塑料熔体在三维薄壁型腔内的流动属于带有运动边界的粘性不可压缩流体的流动 ,本文针对塑料注塑成型特点 ,经过量纲分析和引入合理而必要的假设 ,得到了适合于充模分析的数学模型。控制方程的求解主要包括三个阶段 :压力场、温度场和流动前沿位置的确定。数值求解采用有限元法求解压力场、有限差分法求解温度场、并利用控制体积法跟踪熔体前沿 ,实现了充模过程的动态模拟