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入有限元軟件,有限元軟件已經獲得了幾何模型,但要進行分析計算,則需要對幾何模型進行離散化和網格定義。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工藝影響不大,并不是生產中的重點內容。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行簡化。 內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——模內膜成型的幾何尺寸嚴重變形問題,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,筆者展開了相關研究工作,其中包括:
1.研究生產制造工藝,因為需要在實際中生產加工,如果不了解生產加工過程,是無法解決這一問題的。**終,在導師的支持下,筆者設計了模具,并聯(lián)系了工廠對筆者設計的原型制件進行了生產加工。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)生產的制件分析改進仿真模型,**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行離散和建立數(shù)學描述,其運動和本構行為類似于常規(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,具有有限的膜應變和小的膜應變公式。
選擇了單元模型以后,需要對材料進行截面設定。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),對應于實際加工中材料的厚度為 0.42mm,在 ABAQUS 中設置材料的厚度為 0.42mm。
工業(yè)應用中,如果碰到三維造型比較復雜,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確度。利用有限元仿真計算,按照實際生產工藝的加工條件,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)系更加準確,對于塑料板料的模擬可以達到比較大誤差為13%,也就是精確度可以達到87%。包裝物體的材料選用適當,與被包裝的商品性能、用途和質量檔次相匹配,并且加工工藝先進,事宜批量生產。
等人對于無定形聚合物在玻璃化轉變時的應力應變行為提出了一種新的基于物理結構的三維本構模型。對本構模型進行數(shù)值求解,模擬塑料的拉伸行為,結果顯示在研究的溫度范圍內,無論是對于小應變或大應變,模擬結果與試驗結果吻合,能很好地反映無定形聚合物的應力應變行為。
模型基于一個關鍵假設:在變形過程中有兩種途徑改變自由能,分子內原子之間的擾動引起的“建拉伸”應力,和高分子鏈構象熵引起的“構象”應力。
構象應力來源于關于網絡伸長速率的不同。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中由于結晶而使這一現(xiàn)象更為復雜,結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,在一定的體積內合理的裝更多的產品。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,是為了計劃生產和供應,有利于推銷,計數(shù)和保護內包裝而設計的。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;對邊界條件的設定中,采用了均勻表面壓強來取代高壓氣體產生的壓力,如果要做到更加精確地仿真應該采用流固耦合;因為設備條件限制的原因,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,從工程應用角度來看,還是面臨較為復雜的數(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行復雜的數(shù)據(jù)處理,從而進一步提高生產設計效率。 連云港PET塑料包裝批發(fā)廠家
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