熔融沉積成型有限元模擬與工藝優(yōu)化研究.pdf

1、熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling,FDM)是一種近幾十年發(fā)展起來(lái)的快速成型制造技術(shù)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,熔融沉積成型被大量用在新產(chǎn)品研發(fā)、快速模具制作、醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和人體器官的原型制作等方面。熔融沉積成型成為快速成型制造技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向,然而,這種發(fā)展由于FDM成型零件的精度和強(qiáng)度較低而受到了限制。因此,本文研究熔融沉積成型數(shù)值模擬和工藝優(yōu)化,以期提高FDM產(chǎn)品的精度,這不僅具有重要的理論意義

2、,同時(shí)還具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。
　　 分析了熔融沉積成型產(chǎn)品精度的影響因素,它們分別是成型加工的機(jī)器誤差、CAD模型誤差、切片引起的誤差、噴絲寬度引起的誤差和材料的收縮引起的誤差等,提出了提高熔融沉積成型產(chǎn)品零件精度的措施。
　　 研究了熔融沉積成型溫度場(chǎng)有限元數(shù)值模擬技術(shù)。在考慮了熔融沉積成型本身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,作了合理的假設(shè),建立了熔融沉積成型過(guò)程溫度場(chǎng)的分析模型；在考慮了相變潛熱和隨溫度變化的材料的熱物性參數(shù)條件下

3、,對(duì)熔融沉積成型的溫場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析,得出了FDM溫度場(chǎng)分布并作了具體分析,對(duì)于熔融沉積成型熱過(guò)程理論分析和后續(xù)的研究有一定的參考價(jià)值。
　　 研究了熔融沉積成型應(yīng)力場(chǎng)有限元數(shù)值模擬技術(shù)。在基于FDM溫度場(chǎng)的模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用間接熱力耦合的方法,建立了熔融沉積成型過(guò)程應(yīng)力場(chǎng)的分析模型；應(yīng)用APDL(ANSYS Parametric Design Language)語(yǔ)言編制了模擬程序,實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔融沉積成型應(yīng)力場(chǎng)的模擬,得出了一

4、些有益的結(jié)論。
　　 研究了基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熔融沉積成型產(chǎn)品精度預(yù)測(cè)技術(shù)。分析了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理和具體算法,在此基礎(chǔ)上建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熔融沉積成型產(chǎn)品精度預(yù)測(cè)模型；在考慮到BP網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出把小波分析理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái),克服了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)難以收斂和訓(xùn)練速度比較慢的一些缺點(diǎn),建立了基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熔融沉積成型產(chǎn)品精度預(yù)測(cè)模型,運(yùn)用M語(yǔ)言編程,在MATLAB環(huán)境下編譯,開(kāi)發(fā)了基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熔融沉積成

5、型產(chǎn)品精度預(yù)測(cè)子系統(tǒng),并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。
　　 研究了熔融沉積成型工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)。分析了遺傳算法及其基本操作,在基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熔融沉積成型產(chǎn)品精度預(yù)測(cè)子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了基于遺傳算法優(yōu)化子系統(tǒng),并針對(duì)熔融沉積成型進(jìn)行了具體的工藝參數(shù)優(yōu)化。
　　 開(kāi)發(fā)和完善了熔融沉積成型軟件系統(tǒng)。在研究FDM快速成型的分層處理算法和智能化支撐添加算法的基礎(chǔ)上,應(yīng)用面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言VC++2005.net進(jìn)行編程,在課題組成員前期研究