【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及工藝加工，更具體的說是涉及一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、目前，超高分子量聚乙烯(uhmwpe)制品具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、抵抗沖擊、耐磨損、耐疲勞等性能，在生物醫(yī)用、海洋工程、管道輸運(yùn)、石油化工等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。由于uhmwpe黏均分子量超過150萬，分子鏈非常長，且分子鏈間物理纏結(jié)嚴(yán)重，其熔體黏度高達(dá)108pa·s，通常采用模壓、燒結(jié)等成型方式制造異形制件。作為半結(jié)晶聚合物的uhmwpe，其制品性能取決于結(jié)晶度、晶粒尺寸、晶相結(jié)構(gòu)以及非晶相結(jié)構(gòu)等微觀結(jié)構(gòu)，而在模壓成型過程中，后者主要受到成型溫度、成型壓力(分為壓實(shí)階段、熱壓階段、冷卻階段等三階段壓力)、冷卻速率等常規(guī)成型工藝參數(shù)的影響。因在提升制造效率與制件綜合力學(xué)性能方面的優(yōu)勢，近年來脈振模壓、高速沖擊、超聲模壓等動態(tài)模壓成型逐漸成為了uhmwpe異形制件的主要成型方式。對于動態(tài)模壓成型，成型工藝參數(shù)又增加了成型壓力基準(zhǔn)壓力值、壓力振幅幅值、振動頻率等動態(tài)模壓參數(shù)。因此，uhmwpe動態(tài)模壓成型工藝參數(shù)具有多樣化、復(fù)雜化、耦合化等特點(diǎn)。
2、但是現(xiàn)有技術(shù)存在兩個缺點(diǎn)：一是成型最優(yōu)參數(shù)的確定依賴于經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)的積累需要通過大量的樣品試驗(yàn)、分析去調(diào)整和迭代參數(shù)值才能積累，而每次樣品試驗(yàn)和分析都花費(fèi)大量的時間和測試費(fèi)用(如電鏡、原子力顯微測試，每個樣品的測試成本都非常高)，造成工藝優(yōu)化的成本非常高。二是當(dāng)需要的產(chǎn)品目標(biāo)性能改變時(如有的應(yīng)用場景需要機(jī)械強(qiáng)度高，有的應(yīng)用場景強(qiáng)調(diào)韌性好)，成型工藝的參數(shù)需要隨之而調(diào)整，每
3、因此，如何快速且低成本的尋找滿足不同產(chǎn)品性能的最優(yōu)參數(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過構(gòu)建產(chǎn)品性能響應(yīng)面快速進(jìn)行不同產(chǎn)品的性能最優(yōu)參數(shù)選擇。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，包括：
4、確定動態(tài)模壓成型參數(shù)設(shè)計范圍；所述動態(tài)模壓成型參數(shù)包括成型參數(shù)與產(chǎn)品性能；
5、采用拉丁超立方方法在所述成型參數(shù)的設(shè)計范圍內(nèi)隨機(jī)生成構(gòu)建響應(yīng)面所需要的采樣點(diǎn)；
6、基于所述采樣點(diǎn)制作樣品，并進(jìn)行樣品測試，獲取樣品性能數(shù)據(jù)；
7、基于所述采樣點(diǎn)與樣品性能數(shù)據(jù)構(gòu)建產(chǎn)品性能響應(yīng)面；
8、根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品性能，基于所述產(chǎn)品性能響應(yīng)面尋優(yōu)得到最優(yōu)參數(shù)值。
9、優(yōu)選的，所述成型參數(shù)包括成型壓力基準(zhǔn)壓力值、壓力振幅幅值、振動頻率與成型溫度。
10、優(yōu)選的，所述產(chǎn)品性能包括屈服強(qiáng)度、拉伸模量、拉伸斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長率。
11、優(yōu)選的，所述構(gòu)建產(chǎn)品性能響應(yīng)面具體包括：
12、
13、其中，是構(gòu)成響應(yīng)面的基函數(shù)，θi是對應(yīng)基函數(shù)的系數(shù)，p表示基函數(shù)的個數(shù)。
14、優(yōu)選的，所述基函數(shù)具體包括：
15、
16、其中，m為設(shè)計變量的個數(shù)，為基函數(shù)的指數(shù)向量，x為成型參數(shù)x的分量參數(shù)，l為具體的基函數(shù)。
17、優(yōu)選的，所述對應(yīng)基函數(shù)的系數(shù)具體包括：
18、y＝φθ；
19、其中，n為采樣點(diǎn)的數(shù)量，θ＝[θ1,…θp]t。
20、優(yōu)選的，所述得到最優(yōu)參數(shù)值具體包括：
21、
22、其中，f(x)表示優(yōu)化目標(biāo)，gi(x)表示不等式約束。
23、一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化系統(tǒng)，包括：
24、范圍確定模塊，確定動態(tài)模壓成型參數(shù)設(shè)計范圍；所述動態(tài)模壓成型參數(shù)包括成型參數(shù)與產(chǎn)品性能；
25、采樣點(diǎn)生成模塊，采用拉丁超立方方法在所述成型參數(shù)的設(shè)計范圍內(nèi)隨機(jī)生成構(gòu)建響應(yīng)面所需要的采樣點(diǎn)；
26、樣品測試模塊，基于所述采樣點(diǎn)制作樣品，并進(jìn)行樣品測試，獲取樣品性能數(shù)據(jù)；
27、響應(yīng)面構(gòu)建模塊，基于所述采樣點(diǎn)與樣品性能數(shù)據(jù)構(gòu)建產(chǎn)品性能響應(yīng)面；
28、尋優(yōu)模塊，根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品性能，基于所述產(chǎn)品性能響應(yīng)面尋優(yōu)得到最優(yōu)參數(shù)值。
29、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)公開提供了一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過少量的試驗(yàn)，構(gòu)建動態(tài)模壓成型參數(shù)(成型壓力基準(zhǔn)壓力值、壓力振幅幅值、振動頻率)與產(chǎn)品性能(屈服強(qiáng)度，拉伸模量，拉伸斷裂強(qiáng)度，斷裂伸長率等參數(shù))的響應(yīng)面關(guān)系，基于所構(gòu)建的響應(yīng)面，通過優(yōu)化算法尋找滿足不同產(chǎn)品性能的最優(yōu)參數(shù)。
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1.一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述成型參數(shù)包括成型壓力基準(zhǔn)壓力值、壓力振幅幅值、振動頻率與成型溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述產(chǎn)品性能包括屈服強(qiáng)度、拉伸模量、拉伸斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述構(gòu)建產(chǎn)品性能響應(yīng)面具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述基函數(shù)具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述對應(yīng)基函數(shù)的系數(shù)具體包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述得到最優(yōu)參數(shù)值具體包括：
8.一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化系統(tǒng)，應(yīng)用權(quán)利要求
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述成型參數(shù)包括成型壓力基準(zhǔn)壓力值、壓力振幅幅值、振動頻率與成型溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述產(chǎn)品性能包括屈服強(qiáng)度、拉伸模量、拉伸斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯制品動態(tài)模壓成型工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述構(gòu)建產(chǎn)品性能響應(yīng)面具體包括：
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李璞，胡松喜，楊森泉，周玲，葉磊，
申請(專利權(quán))人：韶關(guān)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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