正冻黏土瞬态温度场计算方法改进与试验验证

针对现有正冻黏土瞬态温度场计算方法存在的问题,指出正冻黏土中未冻水含量随温度的变化是导致瞬态温度场计算误差较大的原因.在引入未冻水含量计算模型和水/冰相变潜热动态关系的基础上,建立了适用于正冻黏土的热质扩散方程,对其瞬态温度场进行了计算分析.采用现有的3种计算方法和提出的正冻黏土瞬态温度场计算方法,通过ABAQUS软件模拟了模型槽人工冻结试验的瞬态温度场,对比了模拟结果和试验结果.研究表明,与现有的计算方式相比,所提正冻黏土瞬态温度场计算方法计算精度更高.研究可提高冻土-水热力耦合问题的求解精度,服务于人工冻结法的设计和实践.     

红外激光烧结瞬态温度场的模拟和测量

针对在利用红外激光烧结快速成型的过程中瞬态温度场直接影响成型质量的问题.在充分考虑热物性参数的变化和材料固、液态间的转化的实际情况下,采用有限元方法,利用ANSYS软件对CO2红外激光束与Al2O3覆膜陶瓷粉末的瞬态温度场进行了三维数值模拟.利用高速CCD成像测温系统对瞬态烧结温度进行了测量,实现了烧结瞬态温度场的三维...     

基于ANSYS的异种材料堆焊温度场动态模拟

针对大多数堆焊温度场的数值模拟都是应用于同种材料的现状,对异种材料的堆焊温度场进行了研究.建立适当的有限元模型,对异种材料堆焊过程中温度场的瞬态变化进行了动态模拟.利用三维有限元网格划分技术,对工件进行网格划分,并采用网格自适应技术对焊缝金属的网格进行自动加密与生成,为缩短焊接过程数值模拟创造了条件.在此基础上,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序,实现施加移动焊接热源,得到了异种材料温度场的分布规律.计算结果与焊接温度测试结果很接近,表明该计算方法能够准确地计算焊接温度场,是一种实用的工程计算方法.     

磨齿机电主轴热特性及热误差建模

针对磨齿机在磨削加工时,电主轴存在热致误差等问题,提出基于模糊神经网络（FNN）建立电主轴热误差模型的方法.分析电主轴内部的热生成和热传递机理,得到内部的传热规律.通过计算热载荷和边界条件,利用有限元分析（FEA）软件对电主轴系统的温度场和热变形进行数值模拟,得到电主轴系统中温升和热变形最大的部位.通过电主轴热误差实验获得温度和热变形数据,分别训练模糊神经网络和BP神经网络,建立温度场和热变形之间的热误差模型,对主轴热误差进行预测.结果显示：在电主轴径向热误差预测模型中,模糊神经网络模型和BP模型的建模精度分别为96.74%和89.77%.这表明模糊神经网络模型建立的热误差模型,在拟合和预测精度上优于BP神经网络模型.     

基于Shell-Solid单元混合建模技术的焊接数值模拟方法

针对焊接数值模拟的体单元模型计算效率低和壳单元模型计算精度低的问题,本文提出了一种焊接过程数值模拟的Shell-Solid单元混合建模方法.以平板对接焊为例,分别采用Shell单元、Solid单元和Shell-Solid单元混合建模,开展了焊接温度场和结构热力耦合响应的数值模拟,对比分析了温度场、应力场及计算效率.结果...     

区间参数鼓式制动器简化模型的瞬态温度场数值分析

依据传热学理论和鼓式制动器的结构特点,建立了制动鼓瞬态温度场数值模拟的有限元计算模型。考虑鼓式制动器导热中物理参数和边界条件的有界不确定性,将其参数和边界条件均视为区间变量。在有限元离散和时间差分方法基础上,将区间有限元分析同摄动方法相结合,导出了有界不确定性参数瞬态温度场响应上下界的摄动计算公式,获得了鼓式制动器结构的瞬态温度场响应的范围。计算结果说明了所提出方法的可行性和有效性。     

基于有限差分法的焊接熔池中耦合场的数值模拟

针对TIG（钨极惰性气体保护电弧焊）焊接熔池中流场和温度场的耦合问题,建立了一定条件下的焊件上液体区域的温度、速度、压力等变量和固体区域的温度变量之间强耦合的三维瞬态控制方程及初始条件和边界条件,运用有限差分法与牛顿迭代法、超松弛方法相结合的数值方法对该数学模型进行了求解,并对0Cr18Ni9不锈钢薄板的TIG焊接熔池中流场和温度场进行了数值模拟.模拟结果验证了该数学模型和所采用的数值方法的有效性,为TIG焊接熔池的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供了理论依据和实验数据.     

基于有限差分法的焊接熔池中耦合场的数值模拟

针对TIG(钨极惰性气体保护电弧焊)焊接熔池中流场和温度场的耦合问题,建立了一定条件下的焊件上液体区域的温度、速度、压力等变量和固体区域的温度变量之间强耦合的三维瞬态控制方程及初始条件和边界条件,运用有限差分法与牛顿迭代法、超松弛方法相结合的数值方法对该数学模型进行了求解,并对0Cr18Ni9不锈钢薄板的TIG焊接熔池中流场和温度场进行了数值模拟.模拟结果验证了该数学模型和所采用的数值方法的有效性,为TIG焊接熔池的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供了理论依据和实验数据.     

金属凝固过程中的瞬态温度场及热应力场的有限元分析

本文利用等强化材料的在屈服函数中不考虑相变因素的变系数、含相变的非线性热弹塑性增量泛函,融合凝固理论,用有限元素法,迭代法及修正的第三类边界条件,对金属凝固过程中的瞬态温度场进行数值模拟和热残余应力分析.作为算例,本文对轴对称灰口铸铁在砂型铸造中的温度场进行了数值分析及测试,同时作了热应力分析.     

混凝土箱梁浇筑养护方案数值评估研究

大体积混凝土结构在浇筑过程中水化放热会形成对结构不利的瞬态温度场，为此提出了一种混凝土箱梁浇筑温度场的数值分析方法.采用有限元方法模拟了箱梁混凝土的水化放热及其各种实际热边界条件，并通过与实测数据对比，验证了该方法的精度.以杭州湾跨海大桥非通航孔桥的70 m跨整体浇筑预制的大截面混凝土箱梁为例，利用该方法定量评估了各种浇筑养护方案控制水化热的效果，为工程选用了有效的水化热控制方案，能够有效防止混凝土产生早期温度裂缝.     

汽车散热风扇注塑成形试验分析与优化

为优化汽车散热风扇的注塑成形工艺,模拟分析汽车散热风扇的注塑成形过程,通过ANSYS对散热风扇进行受力载荷分析,得到风扇的应力分布图和形变分布图,利用Moldflow对风扇进行模流分析,使用DOE单变量试验法,分析注射时间对风扇质量标准的影响,生成2D响应图,再使用正交试验法分析风扇翘曲变形和体积收缩率的影响因素,得出最优加工参数。结果表明:散热风扇应力集中在扇叶的中间及靠上位置处,该位置形变量也最大,最合理的注射时间是0.1 s;各因素对翘曲变形影响程度为保压压力 > 模具温度 > 保压时间 = 熔体温度,最优参数组合为A1B3C3D3;对体积收缩率影响程度为熔体温度 > 保压时间 > 保压压力 > 模具温度,最优参数组合为A1B2C3D2;选取最优参数得出最小翘曲量为0.291 1 mm,最小体积收缩率为11.94%。     

注塑成型模拟技术的应用与发展

注塑成型模拟技术为优化制品设计、模具设计和工艺设计提供了科学的依据和分析手段,是改造传统模具生产方式的关键技术。本文分析了国内外注塑成型模拟技术中4种流动模型的原理及应用,探索了注塑成型模拟技术继续发展的方向。     

注射模温度场的边界元计算

为预测注射模具在给定的冷却管道分布下型腔表面的温度分布情况,使用边界元法进行注射模的温度分析．对于注射模温度场问题,边界单元法具有数据准备量小、计算量小、精度高等优点．但由于注射模内部型腔为一狭缝,冷却孔长度远大于其直径,普通的边界单元法无法进行计算．根据注射模的结构特点,推导出适用于注射模冷却分析的边界积分方程,并给出模具三维温度场的边界元计算方法．实践表明,该软件对注射模冷却系统的分析和设计具有较好的指导作用．     

注射成形中聚合物熔体黏度的在线测量装置

设计并制造在线测量注射成形过程中聚合物熔体黏度变化的装置. 在测量装置中,非等温高剪切流变模具的型腔结构设计成厚度为1 mm或2 mm的狭缝,底部不封口,维持熔体的持续流动;在流动中心线上沿流动方向布置一组压力传感器实时检测聚合物熔体在模具型腔中的压力变化情况,并使用模温机控制模具温度. 使用PXIe采集系统采集、显示、记录实验数据. 实验通过压力传感器测量得到不同位置熔体压力,根据修正的牛顿黏性定律计算熔体黏度,并与Cross-WLF模型的理论值进行对比. 实验结果表明：所设计的模具安全可靠,可获得低密度聚乙烯(LDPE)熔体在注射成形过程中熔体压力的变化情况,从而可以计算出材料在成形过程中的表观黏度演化情况. 实验测量结果与理论值在剪切速率大于500 s^?1的高剪切速度范围内较吻合,误差均在18%以内,最小为4%. 该装置能满足真实成形条件下聚合物熔体信息的在线检测要求.     

数值仿真注塑充模过程

使用CFD软件Polyflow,数值研究了注塑机注射充模过程中模具型腔内聚丙烯熔体的二维非等温流场,分析了不同时刻模具型腔内熔体的速度、压力、温度和剪切速率分布。研究结果表明,在充模过程中流场的各个物理量变化比较均匀,在流动前沿温度较高、压力最小。在充填过程的不同时刻,随着时间的增加,熔体的平均压力不断升高、平均温度不断降低。不同熔体的注射温度影响模具型腔内熔体的流场。较高的注射温度升高熔体平均温度,减低模腔熔体的平均压力,使熔体的粘度降低,改善熔体的流动性。研究结果对注塑机模具的设计和注射充模工艺参数的选择有一定的理论指导意义。     

The Simulation and Optimization of Aspheric Plastic Lens Injection Molding

For the purpose of reducing the volumetric shrinkage and volumetric shrinkage variation, the process in injection molding of aspheric plastic lens was simulated, and several process parameters which include holding pressure, melt temperature, mold temperature, fill time, holding pressure time and cooling time were optimized by using an orthogonal experimental design method. Finally, the optinuan process parameters and the influence degree of process parameters on the average volumetric shrinkage and the volumetric shrinkage variation are obtained.     

弯曲形冷却水道型芯的设计与探讨

模具内腔的冷却水道按传统工艺只能布置成直线形,如果型腔是复杂曲面,直线冷却水道离型腔外表距离不一,冷却效果会不均匀,这是模具工艺长期无法解决的难题。对此,提出采用任意曲线形冷却水道,以期能最大限度保证冷却均匀。曲线水道不能钻孔,故采用快速成形法烧结成形;同时,为了承受注塑高温,在烧结成形的材料中混入铁粉。采用此方法完成了弯曲形冷却水道的模具设计。     

短玻纤增强工程塑料纤维取向张量影响因素研究

基于Taguchi试验设计方法,采用L25(56)正交矩阵进行试验设计,并利用Moldflow对短玻纤增强PA66复合材料的注塑成型过程进行了3D数值模拟,研究注塑成型不同工艺参数和玻纤相互作用系数对注塑件纤维取向张量的影响。结果表明:对于短玻纤增强PA66复合材料,纤维相互作用系数对注塑件纤维取向影响最显著,其贡献率达99.999 994 57%;在实验参数范围内,随着纤维相互作用系数的提高,注塑件的纤维取向张量单调下降;模具温度、熔体温度、注塑时间、保压压力及保压时间5个注塑工艺参数对纤维取向张量影响甚微。同时,以纤维相互作用系数作为独立设计变量,利用Newton线性差值,建立了注塑件纤维取向张量的4阶回归方程,该方程可用于预测注塑件主应力方向的纤维取向,定性评估其强度增强效果。     

手机保护套注塑模具设计

设计了一款手机保护套的注塑模具。该模具为三板模,采用定模滑块成型侧孔,两个斜项成型内侧凹槽,浇注系统为点浇口转扇形浇口的方式,保证了产品具有较高的外观质量,并且具有结构紧凑、动作可靠、成型周期短的优点。     

螺杆式注塑机合模装置设计及分析

通过对注塑机注塑成型技术的研究和分析,对常用注塑机合模装置机构的探讨和总结,设计了一款新的合模装置。该装置利用了曲柄滑块机构共线时的死点实现模具的锁死,为确保合模稳定,在设计时在曲柄与连杆共线的位置限制一个方向的转动。为使合模装置在一定的误差和变动的环境下能保证模具的锁死,通过对结构的设计使曲柄在锁模时由于重力而产生一个在被限制方向的转矩,从结构上实现锁模从而减小了对驱动电机的能耗。该装置还有一个优点就是在合模和开模过程中,动模的移动速度都是慢快慢的过程,不用刻意控制合模速度。