反应成型模具耦合温度场数值模拟与试验研究

研究模具加热系统耦合温度场问题。根据模具加热系统的传热机理,将加热系统分为外部可控温度场和内部固化反应温度场。提出将模具内部反应固化温度场,作为外加可控温度场内载荷的耦合温度场建模方法,并进行数值模拟。以团絮状聚酯模塑料(Bulk molding compound,BMC)固化成型模具为研究对象,进行温度场试验;采用误差敏度分析法,对外加可控温度场进行热源强度误差敏度分析,计算出误差最大位置,以此来提高模具加热系统的制造精度,降低试验误差;通过改进加热工艺,实施三段式加热,结合多通道比例积分微分(Proportion-integration-differentiation,PID)控制器控制技术,按给定曲线拟合升温;数值模拟与试验结果吻合较好,模具型腔温度场的均匀性达到行业标准要求。     

滚塑模具热传导数值分析与性能优化研究

滚塑成型是一种极具发展潜力的高分子材料成型技术。滚塑模具是滚塑成型设备的关键部件,其外表面结构形式影响热传导特性,进而对滚塑成型质量有决定性影响。建立三种具有代表性的模具结构,对其热传导特性进行研究。依据数值传热学基本理论与滚塑特有的工艺条件,建立有限元分析模型,研究模具在加热与冷却工艺过程中热传导的特点与制品性能差异。得到了相关物理量随时间和空间的数值分布,结果表明圆柱状表面结构模具在加热过程中具有温度场均匀性较好,在冷却过程中散热效率高等诸多特点,有利于获得高质量的滚塑产品。数值分析结果为模具在不同工艺条件下的优化设计提供了依据。     

基于ANSYS的生物质餐具成型模具热分析及优化

针对植物纤维淀粉餐具的成型模具在加热过程中,由于加热板引起的模具温度不均问题,应用pro/e建立成型模具有限元热分析模型,采用ANSYS对成型模具的温度场分布进行分析.在热分析基础上,以成型模具工作面温度差最小为目标,通过改变加热板有效加热面积,采用迭代法进行优化,为成型模具的设计提供了理论基础.     

热压罐成型框架式模具温度场分析

模具成型型面的温度均匀性对复合材料制件的成型精度具有重要影响。某大尺寸高平面度复合材料蜂窝夹层板构件利用热压罐工艺成型,模具为大型框架结构模具。文中采用有限元数值模拟方法,利用Simcenter12.0 软件对该大型框架结构模具热压罐成型工艺过程的温度场特性进行了模拟分析,模拟值与试验值误差小于10%,证明了模拟方法的准确性。模拟结果表明：成型固化工艺参数设置合理,模具型面温度均匀性较好,金属边框对模具的整体温度场影响较大;模具在热压罐内的位置在所设定的2.1 m 范围内沿长度方向移动对模具温度场的影响可以忽略。     

瞬态温度场灵敏度分析的精细积分法

结合有限元法,提出了线性和非线性瞬态温度场灵敏度分析的精细积分方法,在精细积分法求解线性和非线性温度场的基础上,采用敏度分析的半解析法,推导了瞬态温度场灵敏度的分析的精细积分列式,指出对于线性热导问题,精细积分法求解敏度方程同样具有稳定、高精度的数值特性,而且能够避免常规差分法的数值振荡现象,对于非线性热传导问题,提出了相应的求解办法,算例表明了算法的有效性。     

单轴滚塑成型传热过程的数学建模【摘要】

阐述了滚塑成型技术的基本原理、工艺特点。以单轴滚塑成型实验为依据，对工艺过程进行了适当简化和假设，着重对粉料在加热及熔融状态下的物理过程进行了分析，详细提出了单轴滚塑成型传热过程的数学模型，对模具加热时间、粉料熔融时间、熔融温度场时间函数、半径函数及温度场分布进行了求解。     

热锻过程中变形与热传导的耦合分析

热锻过程中温度对成型过程的影响是显著的,了解热锻过程中工件内温度场的分布对控制锻件的成型是有益的。由于热性能参数随温度变化或存在辐射换热,工模具的热传导是一个非线性瞬态问题,因而利用变形与热传导耦合的有限元法分析了发动机气门的热锻成型过程。     

基于快速成型的快速模具制造工艺分析

介绍了基于快速成型的快速模具制造技术的工艺原理、分类、成型方法、技术特点以及与传统成型方式的区别。从模具的寿命,模具的制作成本,模具的生产周期等方面对几种典型快速模具制造技术系统进行了比较和归纳。分析了快速模具制造技术面临的关键问题,展望了基于快速成型原理的快速模具制造的应用前景。     

热锻过程中变形与传热导的耦合分析

热锻过程中温度对成型过程的影响是显著的,了解热锻过程中工件内温度场的分布对控制锻件的成型是有益的。由于热性能参数随温度变化成或存在辐射换热,工模具的热传导是一个非线性瞬态问题,因而利用变形与热传导耦合的有限元法分析了发动机气门的热锻成型过程。     

快速模具系统工艺特点与分析

采用传统的模具加工方法,制造周期长且成本高。快速成型配合传统制模技术不仅适合单件小批的模具快速制造,而且能适应各种复杂程度的模具快速制造。介绍了基于快速成型技术的快速模具制造技术工艺原理、分类、成型方法及其技术特点以及与传统成形方式的区别。从模具的寿命,模具的制作成本,模具的生产周期等方面对几种典型快速模具制造技术系统进行了比较和归纳。分析了快速模具制造技术面临的关键问题,展望了基于快速成型原理的快速模具制造的应用前景。     

可降解秸秆花盆压制模具瞬态热分析

针对某型号花盆实验压制模具加热需要较长时间,模芯周围温度分布不均匀等问题,本文运用三维建模软件UG对模具进行实体建模,并运用ANSYS对花盆模具加热过程进行瞬态热分析,得出模具加热到正常工作温度所需时间和正常工作时花盆模具的温度分布云图,为缩短花盆模具的加热时间及模具电热管分布等问题提供了参考依据。     

板坯结晶器传热与变形的非均匀性

结晶器的传热和变形是导致连铸坯表面缺陷及裂纹的重要因素。基于宽厚板连铸结晶器在线监控系统实测数据,建立针对实测温度的结晶器传热反问题模型,反算迭代结晶器铜板的热流与温度分布,以此为基础,将反算热流和温度施加于热-弹塑性力学模型,模拟和分析实际浇注过程中铜板传热与变形的分布特征。结果表明,结晶器温度分布呈现出明显的非均匀性,传热沿浇注方向体现出继承倾向。铜板的最大变形在宽面中心附近,变形沿中心向两侧角部逐渐减小。浇注过程中,铜板宽度方向上的变形与温度分布趋势接近,并随着电偶实测温度的波动而变化。将实测与模拟相结合的数值分析方法,能够如实反映结晶器过程的非均匀特征,为预测裂纹、优化工艺等提供借鉴和参考。     

Shape identification problems on detecting of defects in a solid body using inverse heat conduction approach

In this paper, a new shape identification method in the inverse heat conduction problem (IHCP) is applied to detect the location and size of defects in a solid body. Different defects are modeled in a solid body as an elliptical geometry whose parameters are estimated with a proposed inverse algorithm. The inverse algorithm consists of direct, inverse analysis, and gradient-based optimization method. The direct analysis is used a finite-element method in an unstructured grid system to solve the direct heat conduction problem. The inverse analysis is based on recording temperatures data on surface of solid body that calculates the objective function. The employed gradient-based optimization method is constructed using the adjoint, sensitivity, and conjugate gradient method (Powell-Beal’s version) that are used to calculate the gradient of objective function, step size, and minimizing the objective function, respectively. The effects of different noisy temperature data, different cavities on some domains, and different type of defects such as poor cure, porosity, and crack are investigated in this work. The results show that this proposed inverse algorithm is more efficient in detection of defects.     

基于权重粒子群算法的工件铣削温度研究

为研究铣削加工中工件的温度分布规律,推导其热传导数学模型,提出应用权重粒子群算法(Weighted particle swarm optimization, WPSO)开展时变热流密度辨识的方法,并结合试验数据对AISI1045钢在特定工况下的温度分布情况进行分析。结果表明,铣削过程中的界面热流密度呈3个阶段的非线性变化;切削初期存在缓慢温升的平台期,渡过平台期后,工件与刀具相接触部分的温度急剧上升,最高温度可达到860 ℃左右;从试验结果与解析结果的对比来看,两者误差的最大值约为11.06%,结果基本吻合。研究表明所提出的方法可以较为准确研究铣削加工过程中工件的温度分布情况。     

Numerical study of the solidification process in biological tissue with blood flow and metabolism effects by the dual phase lag model

The bioheat transfer with phase change in biological tissues during the freezing process is simulated by the dual phase lag conduction heat transfer model. A numerical algorithm based on the enthalpy method is established to solve the solidification of biological tissues. The linearly temperature-dependent enthalpy (non-isothermal phase change) is considered here. The results of the parabolic heat conduction model for a slice of cucumber are compared with the experimental data. A comparison between dual phase lag and hyperbolic solutions with small values of relaxation times is applied in order to verify the corresponding parabolic solutions accuracy of the dual phase lag and hyperbolic solutions. The heating source effect owing to blood perfusion and metabolic heat on the heat transfer in a biological tissue subject to freezing process is studied. The relaxation time has an important influence on the transient temperature and temperature gradient. A major discrepancy among bioheat transfer models is found for zones closer to the cooling boundary. The heat source term, owing to blood flow and metabolism in a phase change problem in the biological tissue, has a significant influence on thermal effects of the subject tissue.     

[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]限定加热管布局的快速热循环注塑成形模具电加热系统优化

针对管道布局、最大允许能耗给定条件下快速热循环注塑成形（RHCM）注塑模具型腔表面快速均匀加热的问题，提出以单根加热棒热流密度为设计变量，以模具型腔表面升温效率和温度分布均匀性为目标，结合有限元模拟、响应面设计以及多目标粒子群优化技术来优化RHCM模具电加热系统。与优化前相比，加热系统优化后，模具型腔表面最大温差降低63.4%，加热系统总能耗降低9%。对比了不同注塑成形工艺条件下成形的平板塑件表面质量，结果表明，相对传统注塑成形（CIM）工艺，RHCM工艺将制品表面粗糙度Ra从320 nm降低到118 nm，并有效抑制了制品表面熔接痕、缩痕等缺陷；发现制品表面粗糙度与型腔表面对应点温度成负相关，说明优化后的型腔表面温度分布更有利于提升制品表面质量。     

An investigation into the rapid prototyping of moulds for expanded polystyrene foam

Expanded polystyrene foam, a packaging material, is traditionally injection-moulded by classical moulding techniques. However, the design and fabrication of these moulds is both intricate and time-consuming. In today's manufacturing environment of short time-to-market, the luxury of producing a mould for, often, a first-off article for client approval, is virtually untenable. Rapid prototyping technologies appear to offer an alternative method of fabrication which promises to drastically reduce the time for mould fabrication. When rapid prototyping of the mould is combined with microwave curing of the polystyrene, as an alternative source of energy to traditional steam heating, the benefit of considerably short throughput times can be expected. This paper describes the computer-integrated design and fabrication of both the mould and foam product, and discusses the main issues associated with rapid prototyping the mould, viz. accuracy of the prototype mould and the suitability of acrylic resin used in stereolithography apparatus for fabricating the mould, as well as the parameters for moulding expanded polystyrene using microwave energy. Initial results suggest that both the stereolithography process, and the acrylic resin used to build the stereolithographic model, can be used for rapid prototyping expanded foam products and their associated mould.     

柜式气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)温升的问题

文中介绍了柜式气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)在设计开发中的温升问题,其中介绍了温升产生的原因,危害,及解决的相关措施,设备温度升高包括导体发热,感应发热,提高设备绝缘件的耐热性能。提高设备的散热效果,从热传导、对流传导、热辐射几方面介绍了热了解决气箱的散热问题。     

小型精密CVD金刚石热沉片的制备研究

CVD金刚石具有优异的导热性能,在微电子热沉应用方面有着广阔的应用前景。利用ICP工艺制造了硅模具,利用有限元对CVD系统中硅模具的温度场和流场进行了研究,在硅模具内制备了小型精密CVD金刚石热沉片。试验结果表明模具法能够获得表面品质好、形状和尺寸精度很高的小型金刚石热沉片。