基于形狀記憶聚合物的智能模具的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、形狀記憶聚合物(Shape Memory Polymer,SMP)是一種通過對其進(jìn)行分子組合和改性,其形狀可隨外界條件發(fā)生改變的材料。在一定條件下改變形狀記憶聚合物的形態(tài)(從起始態(tài)賦形至變形態(tài))并固定后;當(dāng)外部條件再次發(fā)生變化時(shí),形狀記憶聚合物能夠以特定的方式和規(guī)律由變形態(tài)回復(fù)至起始態(tài)。從而,完成了“記憶起始態(tài)→固定變形態(tài)→恢復(fù)起始態(tài)”的變形循環(huán)。
　　本論文提出了一種以形狀記憶聚合物為材料的智能模具,它可以利用形狀記憶聚合物的記

2、憶性能、大回復(fù)變形性能來設(shè)計(jì)和制造模具,以便于應(yīng)用于復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和制造。與傳統(tǒng)模具相比形狀記憶聚合物的智能模具具有結(jié)構(gòu)簡單、易于脫模和可重復(fù)使用等優(yōu)勢,在航天等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　本論文根據(jù)形狀記憶聚合物的熱力學(xué)行為的三維本構(gòu)方程,基于ABAQUS有限元的二次開發(fā),結(jié)合ABAQUS中的典型案例推導(dǎo)出了可應(yīng)用于ABAQUS有限元軟件的熱力學(xué)本構(gòu)方程,并且編寫了適用的UMAT子程序,對本文中設(shè)計(jì)的形狀記憶聚合物

3、模具的熱力學(xué)行為進(jìn)行了分析模擬,得到了豐富的模擬結(jié)果,從理論上驗(yàn)證了形狀記憶聚合物作為模具的可行性。
　　本論文通過在加熱條件下對薄壁圓管的變形,制備了瓶狀和進(jìn)氣道兩種模具。論文還對模具的變形回復(fù)能力、回復(fù)精度、回復(fù)速率進(jìn)行了研究,最終利用形狀記憶聚合物制作的兩種模具在一定條件下進(jìn)行了纏繞實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行了脫模驗(yàn)證,從實(shí)際角度證明了形狀記憶聚合物作為模具的可行性。
　　本文主要工作是對將形狀記憶聚合物作為模具的可行性研究,通過上