發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 14:03

【摘要】：短纖維復(fù)合材料是以聚合物為基體相,各種短纖維為增強(qiáng)相的復(fù)合材料,它具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗疲勞、工藝性好等優(yōu)點(diǎn),因此在航天、航空、家電、電子等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。注塑成型是短纖維復(fù)合材料的主要成型方式之一,具有加工過(guò)程簡(jiǎn)單,費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)。然而在成型過(guò)程中,很容易因收縮變形而導(dǎo)致制件尺寸產(chǎn)生誤差。雖然在注塑件研發(fā)設(shè)計(jì)中會(huì)根據(jù)注塑件結(jié)構(gòu)與成型工藝的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì),但不同的成型材料以及設(shè)置不同的工藝參數(shù),注塑件的收縮結(jié)果往往不同,因此通常難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。同時(shí),對(duì)于用于承力結(jié)構(gòu)的注塑成型產(chǎn)品,其力學(xué)性能的預(yù)測(cè)也是非常重要的環(huán)節(jié)。因此,如何在注塑件設(shè)計(jì)階段進(jìn)行預(yù)測(cè)以及提高其成型質(zhì)量及其力學(xué)性能成為目前研究的重要課題。首先,通過(guò)三維繪圖軟件CATIA建立注塑件模型,導(dǎo)入Moldflow軟件對(duì)模型進(jìn)行診斷修復(fù)同時(shí)劃分網(wǎng)格,選擇成型材料并設(shè)定澆口位置,然后進(jìn)行初步的注塑成型模擬,得到默認(rèn)參數(shù)下的仿真結(jié)果。分別以制件的體積收縮率、縮痕深度和翹曲變形量為指標(biāo),以注塑成型過(guò)程中的工藝參數(shù)為因素,建立了六因素五水平正交試驗(yàn)并應(yīng)用Moldflow軟件逐一模擬分析。將模擬結(jié)果進(jìn)行信噪比計(jì)算并分析其均值與極差,得出各個(gè)指標(biāo)下最佳注塑成型工藝參數(shù)組合及工藝參數(shù)對(duì)各指標(biāo)的影響程度。最后基于加權(quán)綜合評(píng)分法的綜合評(píng)價(jià),以注塑件的綜合質(zhì)量為指標(biāo),進(jìn)行制件注塑成型工藝參數(shù)優(yōu)化,結(jié)果顯示:對(duì)比默認(rèn)成型工藝參數(shù)下模擬結(jié)果,在優(yōu)化后工藝參數(shù)組合下注塑成型最大體積收縮率減少了48.37%;最大縮痕深度減少了55.56%;最大翹曲變形量減少了12.74%,均取得了優(yōu)化。然后,將制件模型在ABAQUS軟件中進(jìn)行平面切割分為了若干區(qū)域,通過(guò)moldflow注塑成型結(jié)果可以得到制件各個(gè)區(qū)域的纖維取向張量,在各個(gè)區(qū)域平均選取若干點(diǎn)并提取纖維取向張量數(shù)據(jù)并進(jìn)行平均值計(jì)算,得到了該區(qū)域的平均纖維取向張量。將各個(gè)區(qū)域的平均纖維取向張量作為參數(shù),同時(shí)設(shè)置纖維和基體的各項(xiàng)參數(shù),建立了相應(yīng)的RVE模型并計(jì)算得到了其工程彈性常數(shù)和剛度矩陣。將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入ABAQUS軟件,模擬計(jì)算得到了該注塑成型構(gòu)件的力學(xué)性能。最后,按照已完成的模擬仿真,在注塑成型機(jī)上制備了注塑成型試驗(yàn)件。注塑前先提前將纖維長(zhǎng)度為6mm、體積分?jǐn)?shù)為20%的玻璃纖維與PA6樹(shù)脂均勻混合,并設(shè)置各類(lèi)工藝參數(shù),在最佳注塑成型工藝參數(shù)下進(jìn)行試驗(yàn),得到了注塑成型的試驗(yàn)件。測(cè)量試驗(yàn)件的各項(xiàng)整體尺寸,然后在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行整體壓縮試驗(yàn),測(cè)試注塑成型試驗(yàn)件整體及澆口處的力學(xué)性能。結(jié)果表明,試驗(yàn)件與模擬后注塑件整體尺寸誤差較小,測(cè)試的力學(xué)性能與模擬結(jié)果接近,均驗(yàn)證了仿真分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TQ320.662
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文5 6T b +bt p為材料的壓力敏感度；1 4b ~ bs s、1 4b ~ bm m、5 9b ~ b 為維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料在注塑成型過(guò)程中的纖維取向取向進(jìn)行量化描述的方法，然后又有了量化特定位置狀態(tài)的方法，但該方法計(jì)算效率低。為了更為全面的向狀態(tài)，研究人員又提出了一種取向張量的概念。而為了描述注塑成型纖維取向的主要方法之一。向的描述，首先假設(shè)纖維是剛性的，通過(guò)單位向量 P表示單根纖維的纖維取向。如圖 2-1 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文仿真模型的建立 模型分析 用 CATIA 軟 件 建 立 三 維 實(shí) 體 模 型 ， 如 圖 2-2 所 示 模 型 尺m×152mm×72mm，然后將三維模型導(dǎo)入 CADdoctor for Autodesk Sim行模型的修復(fù)和簡(jiǎn)化，如圖 2-3 所示，使注塑分析能夠順利進(jìn)行，同真的準(zhǔn)確性。最后將修復(fù)及簡(jiǎn)化過(guò)后的三維模型導(dǎo)出為 moldflow 注 格式，用 Autodesk Moldflow Insight 軟件打開(kāi)。

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本文編號(hào)：2714518