热、力及其复合外场原位辅助熔融沉积成型技术研究进展

熔融沉积成型(fused filament fabrication, FFF)是典型的聚合物增材制造技术之一,因其原料利用率高,成型原理简单且成本低而受到广泛关注。然而,FFF技术采用逐层堆积的加工方式,导致其成型件的层间界面结合强度较弱、宏观力学性能呈各向异性,因此较少用于工业领域关键零部件的制造。为此,发展了外场原位辅助的FFF技术,借助热场、力场及其复合外场,原位促进FFF成型过程中的层间结合行为,进而提高FFF成型件的宏观力学性能。本文从FFF成型的层间结合现象出发,归纳无定形聚合物和结晶性聚合物的层间结合机理,概述热场和力场对层间结合的影响机制,综述各类热、力及其复合外场辅助FFF技术的研究进展,并讨论各类原位辅助技术对FFF成型件力学性能的改善与不足,最后展望该技术在材料、工艺与装置等方面的发展前景和趋势,为促进FFF技术的工程应用提供理论支撑和技术参考。     

复合材料柔软性对倒金字塔微结构阵列传感器性能的影响

采用模压成型方法制备了2种柔软性不同的热塑性聚氨酯/短切碳纤维/碳纳米管(TPU/SCF-CNT)复合材料复制物, 其表面上具有倒金字塔微结构阵列, 内部有SCF与CNT共同构成的导电通路. 将复合材料复制物和相应的复合材料平整片封装成柔性传感器. 结果表明, 压力作用下传感器内复制物和平整片之间的接触电阻因倒金字塔底棱的形变而显著降低. 对使用柔软性较高的复合材料封装的传感器, 虽然其相对迟滞稍大, 但压力作用下倒金字塔底棱形变量较大, 且复制物和平整片内导电通路增加量较大, 因此其在0~2.5 kPa的线性区内具有较高的灵敏度(0.32 kPa^?1). 制备的2种传感器均具有快速响应特性, 且能在500 s(约1580次)的循环压缩/释放测试(峰值压力约3 kPa)中保持较稳定的电阻响应. 研究表明, 利用模压成型的表面倒金字塔结构复合材料复制物封装成的柔性压力传感器具有良好的传感性能.     

三维动力学分析软件MSC／DYTRAN功能及其应用

简要介绍了三维动力学分析软件ＭＳＣ／ＤＹＴＲＡＮ的功能，基本特征，以及在数值计算领域如：浅滩水下爆破，弹丸高速碰撞，成型装药等问题中的应用，并给出了部分算例。     

爆炸成型弹丸贯穿混凝土的实验研究

介绍几种聚能装药对混凝土层的破坏效果，并对聚能装药的结构设计与破坏效果的相互关系进行了分析与讨论。文中重点对截卵形药型罩、亚半球变壁厚药型罩、双功能药型罩的装药结构、破甲能力及目标结构特性进行了研究。     

A quasi-flow constitutive model with strain-rate dependence

In this paper, the proposed is a quasi-flow constitutive model with strain-rate sensitivity for elastic plastic large deformation. The model is based on the Quasi-flow Corner theory, and is suitable for the sheet metal forming process simulation with a variable punch machine velocity. Uniaxial tensile tests and deep-drawing tests of a circular blank with square punch are carried out and numerically simulated. The consistency between the experimental and the numerically simulated results shows the validity of the present new constitutive model. The project supported by the Scientific Foundation of National Outstanding Youth of China (10125208), the National Natural Science Foundation of China (19832020), and the National Education Committee of China     

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     

TORSIONAL IMPACT RESPONSE OF A PENNY-SHAPED CRACK IN A FUNCTIONAL GRADED STRIP

The torsional impact response of a penny-shaped crack in a nonhomogeneous strip is considered. The shear modulus is assumed to be functionally graded such that the mathematics is tractable. Laplace and Hankel transforms were used to reduce the problem to solving a Fredholm integral equation. The crack tip stress field is obtained by considering the asymptotic behavior of Bessel function. Explicit expressions of both the dynamic stress intensity factor and the energy density factor were derived. And it is shown that, as crack driving force, they are equivalent for the present crack problem. Investigated are the effects of material nonhomogeneity and strip‘s highness on the dynamic fracture behavior.Numerical results reveal that the peak of the dynamic stress intensity factor can be suppressed by increasing the nonhomogeneity parameter of the shear modulus, and that the dynamic behavior varies little with the adjusting of the strip‘ s highness.     

成型充填过程的ALE有限元模拟

在ALE框架中提出了一个用于成型充填过程有限元数值模拟的模型。应用ALE参考构形及ALE参考粒子速度描写充填过程中的熔体质量运动。摒弃了Hele-Shaw近似假定,因而所提出的模型能用于非薄壁型腔中高分子材料充填过程的数值模拟。应用基于时域分步算法的Taylor-Galerkin方法,对控制成型充填过程的守恒方程建立了弱形式。对移动自由面附近的充填材料区构造了网格生成算法与网格重划分方案。给出了在几种不同形状的典型腔体中充填过程的数值模拟结果,表明了所提出的ALE有限元模型模拟充填过程的有效性。     

《聚合物成型加工》实践教学体系改革

从教学内容、教学方法、实验实践环节、考核方式等角度,深入分析了《聚合物成型加工》课程的教学现状,并在此基础上指出,目前单纯的理论教学与人才培养目标相悖,缺乏系统性的实验实践教学体系和多样化的课程考核方式。《聚合物成型加工》实践教学体系改革本着培养应用型人才的原则,从实际生产问题和研发前沿问题入手,由原来单纯的课堂教学模式改为课堂教学与实践环节相结合;考核也改为"书面作业+调研报告+项目答辩+实践操作+考试"的综合考核形式;并设计了系统性的创新实践环节,使学生在掌握课程所学基础知识的同时,可以独立的根据制品性能和使用要求,进行合理的聚合物成型物料配制,选择合适的成型加工方法,利用实验室及产学研实践基地的加工条件自己动手将聚合物原材料做成制品。     

变截面爆炸成型弹丸垂直侵彻装甲钢板靶后破片质量模型

考虑爆炸成型弹丸(explosively-formed projectile，EFP)变截面的特性，基于流体力学Bernoulli方程和绝热剪切理论，改进了EFP垂直侵彻装甲钢板靶后破片质量模型，结合已有的试验数据和数值仿真方法检验了改进后模型的准确性。在此基础上，分析了靶板厚度和EFP着靶速度对靶板和EFP产生的靶后破片质量的影响规律。结果表明:相比于改进前的模型，改进后的模型能够更准确地解释靶板和EFP产生的靶后破片质量随靶板厚度和EFP着靶速度的变化规律；当EFP着靶速度为1 650 m/s时，随着靶板厚度从30 mm增大到70 mm，EFP变截面的特性对靶板和EFP产生靶后破片质量的影响不断增强；当靶板厚度为40 mm时，随着EFP着靶速度从1 650 m/s升高到1 860 m/s，EFP变截面的特性对靶板和EFP产生靶后破片质量的影响不断减弱。