有限元模型通常由若干不同的部分組成,他們共同描述所分析的物理問題和所需要獲得的結(jié)果。一個分析模型至少要包括如下的信息:離散化的幾何形體、單元截面屬性、材料數(shù)據(jù)、載荷和邊界條件、分析類型和輸出要求等部分信息。
之前通過三維幾何軟件建模導(dǎo)入有限元軟件,有限元軟件已經(jīng)獲得了幾何模型,但要進(jìn)行分析計算,則需要對幾何模型進(jìn)行離散化和網(wǎng)格定義。分析塑料板料熱成型過程,模具相對于塑料板料來說可以看成是剛體,其相對剛度大,成型過程中相對變形小,并且模具在成型中的變化對于實際的生產(chǎn)工藝影響不大,并不是生產(chǎn)中的重點內(nèi)容。因此,可以將模具定義為Discrete rigid離散剛體,用于模擬非常堅硬的部件,這個個部件是固定的,也可以任意大的剛體運動。定義剛體的好處就是可以對整個模型的分析計算進(jìn)行簡化。 內(nèi)銷包裝包括運輸包裝、銷售包裝二大類。連云港PET塑料包裝批發(fā)廠家
自2008年起,筆者針對某跨國公司的筆記本外殼是出現(xiàn)的制造工藝缺陷問題——模內(nèi)膜成型的幾何尺寸嚴(yán)重變形問題,開始了吸塑成型的工藝研究。研究發(fā)現(xiàn)模內(nèi)膜成型的幾何變形的**問題是塑料板料吹塑成型的問題。沿著這一思路,筆者展開了相關(guān)研究工作,其中包括:
1.研究生產(chǎn)制造工藝,因為需要在實際中生產(chǎn)加工,如果不了解生產(chǎn)加工過程,是無法解決這一問題的。**終,在導(dǎo)師的支持下,筆者設(shè)計了模具,并聯(lián)系了工廠對筆者設(shè)計的原型制件進(jìn)行了生產(chǎn)加工。這些工作為以后的理論研究及有限元仿真提供了實踐基礎(chǔ)以及數(shù)據(jù)來源。
2.理論分析及計算機模擬,深入了解塑料在高溫(150攝氏度)時的狀態(tài),在吹塑熱成型中的變化規(guī)律,對模型建模仿真,并對照工業(yè)生產(chǎn)的制件分析改進(jìn)仿真模型,**終提供了一種針對制件變形的解決方案。 連云港自動化塑料包裝按需定制按包裝防護目的不同為防潮包裝、防銹包裝、防霉包裝、防震包裝、防水包裝、遮光包裝、防熱包裝、真空包裝。
另一方面,近似于三維實體單元,連續(xù)體的殼單元對整個三維實體進(jìn)行離散和建立數(shù)學(xué)描述,其運動和本構(gòu)行為類似于常規(guī)殼單元。本次選取的模型為:Shell 類型的 S4R 網(wǎng)格,用于在 ABAQUS/Explicit 顯示計算中使用的一般性目的的殼單元,具有有限的膜應(yīng)變和小的膜應(yīng)變公式。
選擇了單元模型以后,需要對材料進(jìn)行截面設(shè)定。筆者的研究中創(chuàng)建了一個各向同性的薄膜單元(Homogeneous,Shell),截面定義為板料的中心面層(Middle surface),對應(yīng)于實際加工中材料的厚度為 0.42mm,在 ABAQUS 中設(shè)置材料的厚度為 0.42mm。
工業(yè)應(yīng)用中,如果碰到三維造型比較復(fù)雜,吹塑熱成型工藝要求比較高的需求時,以上提供的幾何模擬方案將無法滿足要求。此時,如果要提高制件的性能——機械性能和工藝性兩方面,就必須提高模擬方案的準(zhǔn)確度。利用有限元仿真計算,按照實際生產(chǎn)工藝的加工條件,對成型的材料、吹塑溫度、接觸摩擦等物理過程建模分析,這樣從二維板料仿真得到的三維制件之間的聯(lián)系更加準(zhǔn)確,對于塑料板料的模擬可以達(dá)到比較大誤差為13%,也就是精確度可以達(dá)到87%。包裝物體的材料選用適當(dāng),與被包裝的商品性能、用途和質(zhì)量檔次相匹配,并且加工工藝先進(jìn),事宜批量生產(chǎn)。
等人對于無定形聚合物在玻璃化轉(zhuǎn)變時的應(yīng)力應(yīng)變行為提出了一種新的基于物理結(jié)構(gòu)的三維本構(gòu)模型。對本構(gòu)模型進(jìn)行數(shù)值求解,模擬塑料的拉伸行為,結(jié)果顯示在研究的溫度范圍內(nèi),無論是對于小應(yīng)變或大應(yīng)變,模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合,能很好地反映無定形聚合物的應(yīng)力應(yīng)變行為。
模型基于一個關(guān)鍵假設(shè):在變形過程中有兩種途徑改變自由能,分子內(nèi)原子之間的擾動引起的“建拉伸”應(yīng)力,和高分子鏈構(gòu)象熵引起的“構(gòu)象”應(yīng)力。
構(gòu)象應(yīng)力來源于關(guān)于網(wǎng)絡(luò)伸長速率的不同。模型是一個橡膠模型并涉及分子間糾纏完全確定的系數(shù)。參數(shù)只允許分子這些糾纏有少量的松弛。然而在無定形PVC中,分子間的糾纏遠(yuǎn)沒有完全確定,特別是在高溫時,分子能夠相互滑移流動。在PVC中由于結(jié)晶而使這一現(xiàn)象更為復(fù)雜,結(jié)晶組織了分子間的相互滑移。 運輸包裝要求堅固耐用,不使商品受損,并要求提高使用率,在一定的體積內(nèi)合理的裝更多的產(chǎn)品。連云港自動化塑料包裝按需定制
中包裝也屬運輸包裝一部分,是為了計劃生產(chǎn)和供應(yīng),有利于推銷,計數(shù)和保護內(nèi)包裝而設(shè)計的。連云港PET塑料包裝批發(fā)廠家
對于有限元分析的建模還存在一些偏差。比如,對于材料模型,主要考慮的是超彈性模型,而對粘彈性模型的研究不足;對邊界條件的設(shè)定中,采用了均勻表面壓強來取代高壓氣體產(chǎn)生的壓力,如果要做到更加精確地仿真應(yīng)該采用流固耦合;因為設(shè)備條件限制的原因,對于材料的彈性模型參數(shù),摩擦力模型參數(shù)以及其他一些參數(shù)選取可能存在偏差。在下一步工作中,可以加強這一方面的研究工作,爭取更加貼近實際。
本文雖然提出了兩種解決方案,從工程應(yīng)用角度來看,還是面臨較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作。在下一步工作中,可以通過集成三維CAD造型軟件,有限元軟件分析軟件,以及數(shù)據(jù)處理軟件工具,建立統(tǒng)一的應(yīng)用平臺。給用戶提供一種簡單易用的軟件工具,不需要他們自己自己在各種軟件中進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理,從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)設(shè)計效率。 連云港PET塑料包裝批發(fā)廠家
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