光彈分析中模型制作的傳統(tǒng)方法主要是通過制作模具澆注基本模型,再輔以手工、機(jī)加工修整。不僅需要很高的模具費(fèi)用,還要解決許多鑄型工藝問題,而且延長了實(shí)驗(yàn)周期,更重要的是傳統(tǒng)方法制作復(fù)雜的光彈模型時(shí)不得不省略某些復(fù)雜的局部特征,導(dǎo)致在應(yīng)力分析過程中也就出現(xiàn)了失真現(xiàn)象。 快速成型技術(shù)的出現(xiàn)使得快速、自動(dòng)化制作任意復(fù)雜的模型成為可能,而這項(xiàng)新技術(shù)所采用的成型材料之一——光敏樹脂,與傳統(tǒng)光彈材料環(huán)氧樹脂的主要成分都是環(huán)氧類化合物。本文在分析激光固化快速成型技術(shù)工作原理的基礎(chǔ)上,對(duì)比成型材料光敏樹脂和傳統(tǒng)光彈材料環(huán)氧樹脂的特性,理論分析了應(yīng)用激光固化快速成型技術(shù)制作光彈模型的可行性;對(duì)現(xiàn)有光敏樹脂材料進(jìn)行廣泛研究篩選后,選定適于光彈實(shí)驗(yàn)的光敏樹脂材料,并對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)的光彈特性研究并提出改善措施;經(jīng)對(duì)徑受壓圓盤和梁的純彎曲光彈性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證采用激光固化快速型SLA技術(shù)制作的光彈模型具有明顯的光彈性特征,并獲取了理想的熱光特性曲線;進(jìn)一步研究結(jié)果標(biāo)明,采用優(yōu)化的成型工藝及后處理技術(shù),快速成型技術(shù)可以制造符合實(shí)驗(yàn)要求的光彈模型。 內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋因其結(jié)構(gòu)和受力的復(fù)雜,一直是內(nèi)燃機(jī)上強(qiáng)度和可靠性研究的一個(gè)難點(diǎn)。本文依據(jù)前期研究成果,制造了光敏樹脂材料的氣缸蓋光彈模型,并進(jìn)行了應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)。模型切片后的數(shù)據(jù)處理與應(yīng)力分析,與有限元分析結(jié)果相對(duì)比,兩者基本一致。 本文研究結(jié)果表明,光敏樹脂材料的光彈模型其光彈靈敏度與成型材料和模型制備工藝有密切關(guān)系,優(yōu)化后的模型熱處理工藝可以明顯改善其光彈性能,降低材料條紋值。完成氣缸蓋應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)后,本文確定激光快速成型制作光彈模型進(jìn)行三維應(yīng)力場(chǎng)分析的工藝路線,與傳統(tǒng)的澆注、機(jī)加工工藝相比,可以大大縮短模型制作周期,快速實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)評(píng)估,提升光彈分析的競(jìng)爭(zhēng)力。本文技術(shù)屬國際先進(jìn)水平,并填補(bǔ)了國內(nèi)在這一技術(shù)領(lǐng)域的空白。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH16
【部分圖文】：

型制造技術(shù)。其核心是由三維設(shè)計(jì)模型直接通過軟件驅(qū)動(dòng)快速成型設(shè)備，基于離散、堆集成型原理，逐步堆積成型材料，層層疊加形成物理模型�？焖俪尚图夹g(shù)制作模型流程如圖3-1所示【16】。圖 3-1 成型流程2.1.2 優(yōu)越性和特點(diǎn)RP系統(tǒng)綜合了機(jī)械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，其主要特點(diǎn)如下：1) 通過 STL 格式文件，RP 系統(tǒng)幾乎可以與所有的 CAD 造型系統(tǒng)無縫連接，從 CAD 模型到完成原型制作通常只需幾小時(shí)到幾十小時(shí)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)的快速閉環(huán)反饋；2) 產(chǎn)品制造過程幾乎與零件的復(fù)雜性無關(guān)，而只與其凈體積有關(guān)可實(shí)現(xiàn)自由制造(Free Form Fabrication)

圖 3-2 SLA 成型機(jī) 圖 3-3 SLA 工作原理圖能保證聚合反應(yīng)不發(fā)生在激光點(diǎn)之外，因而加工精度高，表面質(zhì)量好，原材料的利用率接近100％，能制造形狀復(fù)雜(如空心零件)、精細(xì)的零件(如手飾、工藝品等)，效率高。對(duì)于尺寸較大的零件，則可采用先分塊成形然后粘接的方法進(jìn)行制作。缺點(diǎn)是成型材料稍脆，加工零件時(shí)需制作支撐；此外，材料在固化過程中伴隨有收縮，可能導(dǎo)致零件變形。目前全球銷售的SLA設(shè)備約占RP設(shè)備總數(shù)的70％左右。美國3D System公司的SLA技術(shù)在國際市場(chǎng)上占的比例最大，圖3-4為應(yīng)用SLA技術(shù)制作的用于空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的汽車空調(diào)導(dǎo)流罩。

圖 3-2 SLA 成型機(jī) 圖 3-3 SLA 工作原理圖能保證聚合反應(yīng)不發(fā)生在激光點(diǎn)之外，因而加工精度高，表面質(zhì)量好，原材料的利用率接近100％，能制造形狀復(fù)雜(如空心零件)、精細(xì)的零件(如手飾、工藝品等)，效率高。對(duì)于尺寸較大的零件，則可采用先分塊成形然后粘接的方法進(jìn)行制作。缺點(diǎn)是成型材料稍脆，加工零件時(shí)需制作支撐；此外，材料在固化過程中伴隨有收縮，可能導(dǎo)致零件變形。目前全球銷售的SLA設(shè)備約占RP設(shè)備總數(shù)的70％左右。美國3D System公司的SLA技術(shù)在國際市場(chǎng)上占的比例最大，圖3-4為應(yīng)用SLA技術(shù)制作的用于空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的汽車空調(diào)導(dǎo)流罩。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2822596