竹纤维粉体模压成形工艺特征及有限元研究

摘要

该文在国内外植物纤维粉体模压成形研究的基础上,首先通过实验测定了竹纤维粉体的基本性能;然后利用这些从实验中得来的竹纤维粉体性能,在商业套装软件ANSYS中建立起有限元模型,用以模拟竹纤维粉体的模压成形.该有限元模型充分利用了ANSYS软件中庞大的材料库和非线性功能,恰当地处理了模压成形过程中粉体材料的变形特性和粉体与模具壁之间的摩擦接触,因此能较好地模拟竹纤维粉体在较复杂模具中、较复杂的加载条件下的模压成形过程.通过对竹纤维粉体模压成形的有限元模拟研究,得出了竹纤维粉体模压成形过程中的应力应变分布、粉体颗粒的流动规律以及模压产品可能出现缺陷的部位;另外,还得出模具结构和非轴对称载荷对粉体模压成形的影响.因此该文可为竹纤维粉体模压产品生产工艺的制定和模压模具的设计提供指导意见.该文还分析了在粉体模压成形中模具的受力情况,指出了模具经长期使用后可能出现局部破坏的部位.据此可在模具设计中采取针对性的措施,以延长模具使用寿命.

目录

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第一章绪论

1.1课题来源

1.2本课题研究的目的与意义

1.3国内外的研究现状

1.4本课题的研究方法和内容

第二章竹原材料及其粉体性能的研究

2.1引言

2.2竹原材料的基本理化性能

2.2.1竹原材料的细胞组织与纤维形态

2.2.2竹原材料的物理力学性能

2.2.3竹原材料的化学成份

2.3竹纤维粉体性能的实验研究

2.3.1颗粒的形状

2.3.2粒度和粒度组成

2.3.3堆密度

2.3.4 休止角

2.3.5内磨擦角与粘附力

2.3.6外摩擦系数

2.3.7架桥性

2.4本章小节

第三章竹纤维粉体模压成形的有限元模拟

3.1粉体模压成形的理论分析

3.1.1粉体模压成形过程

3.1.2粉体模压成形过程中力的理论分析

3.1.3粉体模压压坯的弹性后效

3.2有限元基本知识及有限元软件ANSYS介绍

3.2.1有限元基本知识

3.2.2有限元软件ANSYS介绍

3.3竹纤维粉体可降解环保餐饮具模压成形的工作形态

3.4有限元模拟分析规划

3.5竹纤维粉体模压成形实体模型的建立

3.6竹纤维粉体模压成形有限元模型的建立

3.6.1确定材料类型与属性

3.6.2确定竹纤维粉体和模具有限元模型的单元类型

3.6.3竹纤维粉体模压成形实体模型的分网

3.6.4竹纤维粉体与模具壁接触的有限元模拟

3.7对有限元模型施加载荷

3.7.1有限元模型的载荷

3.7.2有限元模型的约束

3.8有限元模型的求解

3.8.1 SOLID95单元位移函数

3.8.2竹纤维粉体的本构矩阵

3.8.3求解选项

3.8.4求解收敛性

3.9本章小结

第四章有限元模拟的后处理及结果分析

4.1竹纤维粉体与模具型腔的压力及摩擦力

4.2有限元模拟的位移后处理及分析

4.2.1节点沿Y轴方向(垂直方向)位移

4.2.2节点沿Z轴方向(径向方向)位移

4.2.3节点位移矢量

4.3有限元模拟的节点等效应力应变

4.4模具侧壁倾斜角对竹纤维粉体模压成形的影响

4.4.1侧壁倾斜角对粉体与模腔的压力和摩擦力的影响

4.4.2模具侧壁倾斜角对位移的影响

4.4.3侧壁倾斜角对节点应力应变的影响

4.5非轴对称载荷对竹纤维粉体模压成形的影响

4.5.1非轴对称载荷对压力及摩擦力的影响

4.5.2非轴对称载荷对模压成形位移的影响

4.5.3非轴对称载荷作用下节点的应力与应变

4.6有限元分析结果与实际使用中损坏的粉体模压模具的对照

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢