基于P1/PO四面体宏元的三维注塑充填速度场压力场有限元数值模拟

计算效率和解的稳定性是影响三维注塑充填有限元数值模拟的关键因素.针对黏性不可压缩聚合物熔体三维充填过程的速度场和压力场,以提高计算机求解速度为出发点,分析了采用P1/P0四面体单元(速度线性,压力常数)得到的有限元方程的解不收敛的原因,提出一种采用P1/P0四面体宏元离散空间域的求解方案,从而降低了求解的自由度数量,提高了计算速度.通过模拟圆管中定黏度流体的稳态流动考察了该求解方案的模拟精度,通过模拟圆管中定黏度流体的瞬态充填比较了采用P1/P0四面体宏元和P2/P1四面体单元(二次速度,线性压力)的计算时间.最终将该方案应用到三维注塑充填的数值模拟中.     

基于分步法的三维注塑充填温度场数值模拟

注塑成型的充填过程是一个对流占优的能量传递过程。在采用经典Galerkin有限元法求解该瞬态温度场时,对于固定的计算网格,如果时间步长选择的不合理,容易造成其稳定性要求得不到满足,从而导致方程的求解失败。鉴于此,本文采用分步法将该能量守恒方程分解为一个对流方程和一个热传导方程,针对这两个方程的不同特点,分别选择不同的时间步长和求解方案独立进行求解,解决了由于对流项而引起的方程求解失稳问题。另外,针对瞬态热传导方程的求解,分析了利用向后差分法离散其瞬态项时,采用协调质量热容矩阵容易产生不合理计算结果的原因,进而用集中质量热容矩阵代替协调质量热容矩阵对该方程进行求解,得到了合理的模拟结果。最后采用具体的数值算例验证了该模拟方案的正确性。     

注塑充填过程变厚度截面速度压力场数值模拟

采用有限元法,对注塑充填过程中“凸”型和“刀”型塑件截面的速度场和压力场进行数值模拟。通过结果分析得出：广义Hele-Shaw流动假设在熔体前沿部分不合理,在塑件截面突变处Hele-Shaw假设也失效,尤其在突变的较宽截面处误差更大。     

基于二次三角形单元的注塑充填数值模拟

采用有限单元方法,用二次三角形单元对注塑成型制品典型截面的充填过程进行数值模拟.其中速度场采用6结点三角形插值,压力场采用3结点三角形插值.并通过算例给出熔体充填过程中典型截面的速度场、压力场分布,模拟出熔体前沿在截面方向上的喷泉流动效应.     

注塑制品微结构的三维数值模拟分析

构建带有圆柱阵列微结构的微注射制品3D模型,采用聚丙烯为原料,应用针对不可压缩性流体的三维有限元方法,根据优化的有限元网格实现体积控制来预测熔体的前沿流动。结果发现基于3D数值模拟方法很好的模拟出微注射制品不同填充阶段的流动状态、温度场和速度分布。厚度方向微结构的充填过程滞后于流动前沿径向的推进,因此不利于微结构区域气体的排出;微圆柱结构充填时具有喷泉状流动前沿。     

SA335 P91炉管全位置对接焊根部凝固裂纹应力-应变场三维有限元数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS，对SA335P91炉管全位置对接打底焊温度场和应力-应变场进行了三维数值模拟。建立了焊接瞬态温度场和应力-应变场三维移动热源模型，得到了全位置焊时左右焊道交汇处（900）的瞬态轴向应力和环向应力分布以及应力-应变随时间变化的规律：在闭合小孔区内表面的轴向和环向应力均为拉伸应力，且环向应力比轴向应力大，并有明显的边缘应力效应；该处在高温凝固阶段的瞬态应力随小孔停留时间的延长和焊接电流的增大而减小。与之相反，其等效应变的变化则随之增大，这是造成打底焊时在小孔闭合区容易产生凝固裂纹的主要原因之一。     

直流电弧电渣钢包炉电磁场速度场温度场的三维数值模拟

应用保角变换，采用贴体坐标，建立了非规范正交曲线坐标系的直流电弧电渣钢包炉钢液与两相流的电磁场、速度场、温度场的三维数学模型，用φω法进行了联立耦合数值计算，在生产过程中测量电磁场与温度场，预测与实测结果基本一致．