柔性熱控薄膜沖孔工藝與模具仿真優(yōu)化設(shè)計(jì).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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(jìn)行了研究。此外，對應(yīng)用于熱控薄膜沖孔的沖孔模具進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(diǎn)，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(shí)探討了銀紋的生長機(jī)理和斷裂機(jī)理的基本規(guī)律，并推導(dǎo)出了凸模沖孔時(shí)所需的沖孔速度。最后，通過分析薄膜材料發(fā)生變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變與時(shí)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(dòng)方式進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，同時(shí)對沖孔模具傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高了沖孔

4、效率，避免了高精度凸模沖頭在沖孔時(shí)所受到的的機(jī)械損傷。
　?。?）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?jiǎng)恿Ψ治鲕浖?ANYSY/LS-DYNA對柔性熱控薄膜進(jìn)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