柔性熱控薄膜沖孔工藝與模具仿真優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著尖端科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種復(fù)合材料及其衍生物材料的開發(fā)利用已成為人類進步不可或缺的重要組成部分。近年來，柔性熱控薄膜（PI）以其優(yōu)良的綜合性能在航空航天、國防科技以及電子信息等高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。目前，雖然我國在柔性熱控薄膜的沖孔方法和沖孔工藝方面取得了較大進步，但是生產(chǎn)的薄膜性能不全，工藝性相對較差，無法完全滿足柔性熱控薄膜的特殊用途。因此，進一步研究薄膜的沖孔方法和工藝流程、探討沖孔參數(shù)對沖孔過程的影響，并對影響

2、沖孔成形過程的沖孔模具進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化已成為迫切需要。
　　針對以上所提出的問題，本文主要以柔性熱控薄膜為沖孔研究對象，基于沖孔過程所出現(xiàn)的彈性變形、塑性變形和粘性變形理論，利用 ANYSY/LS-DYNA軟件建立了沖孔模型，同時結(jié)合柔性熱控薄膜沖孔成形的有限元數(shù)值模擬仿真方法，對沖孔過程進行了研究。此外，對應(yīng)用于熱控薄膜沖孔的沖孔模具進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，具體研究內(nèi)容有以下幾方面：
　　（1）結(jié)合柔性熱控薄膜彎曲剛度小、柔性大等

3、特點，在沖孔之前就需給薄膜加載預(yù)張力，使其獲得一定的結(jié)構(gòu)剛度，然后采用Bingham本構(gòu)方程從力學(xué)的角度分析了薄膜沖孔過程中發(fā)生的變形和斷裂過程，同時探討了銀紋的生長機理和斷裂機理的基本規(guī)律，并推導(dǎo)出了凸模沖孔時所需的沖孔速度。最后，通過分析薄膜材料發(fā)生變形時應(yīng)力應(yīng)變與時間的關(guān)系解釋了薄膜材料的屈服準(zhǔn)則。
　?。?）在保證沖孔過程順利完成的前提下對沖孔模具的傳動方式進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，同時對沖孔模具傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)也進行了改進設(shè)計，提高了沖孔

4、效率，避免了高精度凸模沖頭在沖孔時所受到的的機械損傷。
　　（3）選擇有限元法作為模擬仿真薄膜沖孔成形的方法，并利用有限元動力分析軟件 ANYSY/LS-DYNA對柔性熱控薄膜進行了隱式求解和顯式求解，根據(jù)隱式—顯式求解結(jié)果在后處理器LS-PREPOST中獲得了沖孔過程的應(yīng)力應(yīng)變分布和變形曲線，結(jié)果表明：薄膜材料的變形主要集中在凸凹模刃口之間，且變形量隨著凸模沖裁深度的增加而增大，直至最終完全斷裂。
　?。?）選擇沖孔深度和