以提升熔融沉积成型(FDM)增材制造连续玻璃纤维增强聚醚醚酮(CGF/PEEK)复合材料的冲击性能为目的,设计了系统的响应面试验,试验过程包括单因素试验、Plackett-Burman(PB)析因试验、Box-Behnken Design(BBD)响应面试验,研究了道间距、保...以提升熔融沉积成型(FDM)增材制造连续玻璃纤维增强聚醚醚酮(CGF/PEEK)复合材料的冲击性能为目的,设计了系统的响应面试验,试验过程包括单因素试验、Plackett-Burman(PB)析因试验、Box-Behnken Design(BBD)响应面试验,研究了道间距、保温舱温度、打印温度、打印层厚等工艺参数对CGF/PEEK复合材料FDM成型试样冲击性能的影响规律。通过单因素试验,界定各影响因素的取值范围,以确保后续试验的高效性和准确性;通过PB析因试验,筛选出对CGF/PEEK复合材料冲击性能有显著影响的工艺参数,明确各工艺参数之间的相互作用;采用BBD响应面试验设计,构建了多因素与响应变量之间的数学模型,探究最优工艺参数组合,并进行试验验证。结果表明,各工艺参数对试样冲击性能影响程度大小排序为打印层厚>打印温度>道间距>保温舱温度;选择合适的工艺参数组合可以提高CGF/PEEK试样的冲击性能,并预测出最优工艺参数组合,即道间距为0.55 mm、保温舱温度为90℃、打印温度为438℃、打印层厚0.57 mm时,模型所预测的最大冲击强度为265 k J/m^(2)。为验证模型预测的准确性,进行了试验验证。结果表明在最优工艺参数组合下,CGF/PEEK试样最大冲击强度达到266 k J/m^(2),与模型预测值吻合,验证了模型的可靠性。展开更多
目的采用试验研究、模拟计算和理论分析相结合的手段,对20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理进行研究。方法引入符合真空渗碳强渗、扩散交替进行的扩散边界条件,并修正硬度计算方程,开发真空低压渗碳高压气淬过程仿真模...目的采用试验研究、模拟计算和理论分析相结合的手段,对20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理进行研究。方法引入符合真空渗碳强渗、扩散交替进行的扩散边界条件,并修正硬度计算方程,开发真空低压渗碳高压气淬过程仿真模型。分别建立ϕ15mm×100mm圆棒试样二维轴对称和三维实体有限元模型,对20MnCrS5圆棒试样不同工艺参数下真空渗碳过程进行模拟仿真,开展真空渗碳试验与仿真分析化研究。结果二维轴对称模型和三维实体模型计算精度接近,可以代替三维模型,提高计算效率。不同工艺参数真空渗碳过程得到的模拟和试验结果吻合较好,验证了改进模型和方程的可用性,并对不同工艺条件下碳浓度、组织和性能演变规律进行了研究。而后将模型应用到德国FZG(Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau)标准齿轮样件,对其真空渗碳过程进行了模拟,结果可较好地反映齿轮不同位置碳浓度分布的特点,进一步验证了模型的准确性。结论通过本研究,揭示了20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理,并为复杂零部件真空渗碳过程工艺开发提供了新的思路。展开更多
文摘以提升熔融沉积成型(FDM)增材制造连续玻璃纤维增强聚醚醚酮(CGF/PEEK)复合材料的冲击性能为目的,设计了系统的响应面试验,试验过程包括单因素试验、Plackett-Burman(PB)析因试验、Box-Behnken Design(BBD)响应面试验,研究了道间距、保温舱温度、打印温度、打印层厚等工艺参数对CGF/PEEK复合材料FDM成型试样冲击性能的影响规律。通过单因素试验,界定各影响因素的取值范围,以确保后续试验的高效性和准确性;通过PB析因试验,筛选出对CGF/PEEK复合材料冲击性能有显著影响的工艺参数,明确各工艺参数之间的相互作用;采用BBD响应面试验设计,构建了多因素与响应变量之间的数学模型,探究最优工艺参数组合,并进行试验验证。结果表明,各工艺参数对试样冲击性能影响程度大小排序为打印层厚>打印温度>道间距>保温舱温度;选择合适的工艺参数组合可以提高CGF/PEEK试样的冲击性能,并预测出最优工艺参数组合,即道间距为0.55 mm、保温舱温度为90℃、打印温度为438℃、打印层厚0.57 mm时,模型所预测的最大冲击强度为265 k J/m^(2)。为验证模型预测的准确性,进行了试验验证。结果表明在最优工艺参数组合下,CGF/PEEK试样最大冲击强度达到266 k J/m^(2),与模型预测值吻合,验证了模型的可靠性。
文摘目的采用试验研究、模拟计算和理论分析相结合的手段,对20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理进行研究。方法引入符合真空渗碳强渗、扩散交替进行的扩散边界条件,并修正硬度计算方程,开发真空低压渗碳高压气淬过程仿真模型。分别建立ϕ15mm×100mm圆棒试样二维轴对称和三维实体有限元模型,对20MnCrS5圆棒试样不同工艺参数下真空渗碳过程进行模拟仿真,开展真空渗碳试验与仿真分析化研究。结果二维轴对称模型和三维实体模型计算精度接近,可以代替三维模型,提高计算效率。不同工艺参数真空渗碳过程得到的模拟和试验结果吻合较好,验证了改进模型和方程的可用性,并对不同工艺条件下碳浓度、组织和性能演变规律进行了研究。而后将模型应用到德国FZG(Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau)标准齿轮样件,对其真空渗碳过程进行了模拟,结果可较好地反映齿轮不同位置碳浓度分布的特点,进一步验证了模型的准确性。结论通过本研究,揭示了20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理,并为复杂零部件真空渗碳过程工艺开发提供了新的思路。
