微壳体塑件充模流动三维数值模拟

针对微注塑成形中熔体充模流动行为,运用流体分析软件Fluent,对微壳体塑件熔体充模流动进行了三维稳态模拟。建立了微观黏度模型和壁面滑移模型,运用VOF多相流模型,研究了熔体充满型腔时的稳态三维流场,做出切片图分析了压力场和速度场。通过对考虑和不考虑微尺度影响(微观黏度和壁面滑移)的对比和分析,可以看到考虑微尺度因素影响时充模阻力减小约19%,而速度变化不明显。分析表明微尺度黏度对熔体流动影响显著,有利于微注塑熔体充模,而壁面滑移对充模流动影响较小。     

微注塑充模流动过程熔体黏度影响规律的数值模拟

微型塑件注射成型充模流动过程中,与宏观塑件相比,塑料熔体黏度随剪切速率的变化对流动的影响有很大的不同.对比微观和宏观黏度模型,运用流体分析软件Fluent,对微注塑充模流动过程熔体黏度的影响规律进行了研究.分析了熔体黏度的分布规律,结果表明微尺度降低了熔体黏度.研究了微尺度熔体黏度模型对熔体速度场、温度场和压力场的影响规律,结果表明:微尺度黏度模型的速度相对较大,近壁面区熔体温度相对较高,对微通道中的压力分布几乎没有影响.总体而言,由于通道微尺度而造成的熔体黏度变化有利于微注塑成型.     

基于改进有限体积法的三维注塑成型充模过程数值模拟

根据界面两侧相邻有限体积流动切应力相等的原则,考虑到相邻有限体积内黏度系数的差异,改进传统有限体积法,并推导改进的有限体积中心速度梯度、界面速度和速度梯度的新的离散格式和计算格式。新的离散格式和计算格式能适用于注塑成型充模过程中型腔内塑料熔体黏度差异较大的情形,避免因黏度的变化导致界面两侧相邻有限体积内塑料熔体流动切应力的急剧变化。同理,根据界面两侧热流量相等的原则,推导有限体积中心温度梯度、界面温度梯度的新的离散格式和计算格式。改进有限体积法能有效提高数值模拟的稳定性和计算精度。采用改进的有限体积法分别模拟圆柱内稳态流动以及盒形件、带凹槽平板、一般三维特征的塑料制品的塑料熔体充模过程,模拟结果与理论精确解、试验结果、商业软件模拟结果吻合。数值算例表明改进的有限体积法能较准确地模拟注塑成型充模过程,也可应用于黏度变化比较大的其他单一流体或多种流体的耦合数值模拟,具有重要的理论和实用价值。     

注塑成形流动模拟技术的新进展——从中面流到双面流再到实体流

1.概述 注塑成形流动模拟技术旨在预测塑料熔体流经流道、浇口并填充模具型腔的过程,计算浇注系统及模具型腔的压力场、温度场、速度场、剪切应变速率场和剪切应力场的分布,并将分析结果以图表、等值线图和真实感图的方式直观地反映在计算     

大型铸钢件三维充型过程数值模拟技术研究

本成果从流体流动与传热过程的结合上研究解决了目前的流动场计算方法在速度场、压力场、边界处理、流体进程计算自由表面处理等方面存在的诸项技术问题，并编制了铸件充型过程三维数值模拟软件和相应的后处理软件。三维计算软件由正个主程序和18个子程序构成，应用FORTURN语言编写，计3000句左右，主要功能包括：计算金属充型过程中三维瞬态速度场变化、压力场变化及金属波在型腔内的充填顺序；计算充型过程中及型胶充满后金属液和铸型的温度场变化，对铸件中可能出现的卷气、夹渣、冷隔、缩孔、缩松、V偏析和A偏析加以预测。后处理软…     

塑料异型材挤出模CAE技术及优化设计方法的研究

通过分析和计算模头内塑料熔体流动过程和定型模内型材冷却过程的数学模型、初始条件和边界条件,对这两个过程进行了数值模拟,获得了模头内熔体的速度场和定型模内型材的瞬态温度场。分别以模头流动的平衡性和定型模冷却的均匀性为优化目标,完成模头流道结构和定型模冷却水道的优化设计。结果表明,经优化设计后熔体流动的平衡性和冷却的均匀性都有显著提高,这对复杂型材挤出模的设计具有重要的理论意义和实际应用价值。     

微注塑成形中壁面滑移对熔体充模流动影响的研究

分析了微尺度下熔体壁面滑移机理，研究了微注塑成形中壁面滑移对熔体充模流动行为的影响。利用有限元方法进行数值模拟，确定了不同特征尺寸微通道中熔体的滑移系数，分析了入口剪切速率和长径比与滑移速度之间的关系。研究结果表明：壁面滑移使熔体速度曲线趋于平滑；当熔体入口速率一定时，其壁面滑移速度随微通道特征尺寸的减小而减小；入口剪切应力相同时，壁面滑移速度随微通道的长径比的增大而增大。     

注塑成形中流动与冷却的耦合分析

分析了传统模拟方法中温度边界条件的缺陷，提出了用耦合方法确定模具、熔体传热问题的边界条件。用有限元求解模具温度场、有限差分求解塑料熔体温度场，在界面上用超松弛方法更新边界温度，重新计算模具、塑件熔体的传热问题，直到收敛。保存脱模后模具温度状态并作为下一周期模拟的初始条件、边值条件。注塑成形中流动与冷却的耦合分析方法可以模拟瞬态、多周期及更复杂的传热问题。     

超薄塑件注塑成形特性的试验研究与数值模拟

薄壁注塑成形技术具有节约材料、降低成本、减少制品重量和外形尺寸等优点,可促进移动电话等电子产品的迅速发展,特别是超薄塑件的注塑成形技术在微机电领域具有巨大的应用潜力。但随着制品厚度的减小也使注射成形难度加大,填充过程更为复杂,成形特性有待探索。设计制造出可成形超薄塑件的模具,利用正交试验方法(田口方法)进行充模试验和数值模拟技术研究各工艺参数(注射速度、注射压力、熔体温度、注射量和制品厚度等)对超薄塑件注塑成形充模过程的影响。研究结果表明,制品厚度对超薄塑件的填充起决定性作用;注射量及注射速度对超薄塑件注塑成形的填充起主导作用,提高注射速度能大幅度地提高填充率;熔体温度和注射压力相对于注射量和注射速度只起次要作用,但在填充过程中,高的熔体温度和注射压力也是必要的。     

L型异型材挤出口模内聚合物熔体三维等温幂律流动的数值模拟

利用罚有限元法，采用幂律本构模型，对聚合物熔体在L型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，分析了口模内熔体流动的速度场和应力场。分析表明：L型异型材挤出口模截面不能简单视作两矩形截面的几何组合，因为其上有三个特征流动区；过渡区对熔体在口模内的流动有非常大的影响，它不但影响成型区熔体的流动，而且对稳流区熔体的熔体的流动产生一定的影响：此外，因为在过渡区产生了熔体拉伸取向，需要一定的成型区长度使高分子链段充分松弛。     

一种面向3D打印的“弱平衡”轻量化建模方法

随着3D打印的发展,模型的轻量化建模已成为该领域的一个研究热点。提出一种"弱平衡"轻量化建模方案来生成3D打印模型的内部填充结构。该方案能够根据结构分析自动生成内部密度变化的填充。该方法主要包括三个步骤:利用基于截面结构分析的方法来分析模型的应力分布及薄弱部分;利用一种混合的网格偏置技术向内部偏置模型,生成壳体模型。根据模型的应力分布,提出一种改进的泊松圆盘采样技术在偏置模型表面生成连续的密度分布点,在应力大的区域,点的分布密集,而在应力较小的区域,点的分布较稀疏;提出一种"弱平衡"八叉树技术对采样点进行空间划分,利用体心立方结构及Delaunay 3D算法将偏置模型生成四面体网格模型。在该四面体网格模型中,单元四面体的体积从外部到内部渐变,且在物体薄弱部分填充密度较大。这些单元四面体被用来直接生成"框架-结点"结构。所提出的"弱平衡"轻量化方案允许根据应力分析在模型不同的部分生成不同密度的填充,从而取得全局优化的填充。     

微流挤出成形工艺中新型挤出结构的研究

微流挤出成形工艺是基于陶瓷3D打印技术的兴起而出现的一种新兴制造工艺,其具有微米级高精度的特点,适用于高精度陶瓷制造领域。而在微流挤出成形工艺中,挤出结构设计是提高陶瓷零件成形性能的关键因素,将直接影响到成形能否顺利进行。在比较了几种目前国内外使用较为广泛的陶瓷3D打印挤出结构后,提出了一种以微型螺杆泵为核心部件的新型挤出结构。微型螺杆泵具有稳定的压力,可以输送高固含量的介质,并且能够根据转速调节流量,能够满足3D打印的稳定控制、高精度的工艺要求。还详细介绍了微型螺杆泵的工作原理,性能参数,对其应用在微流挤出自由成形工艺上的可行性以及入口压力、转速对其挤出流量的影响。     

低压铸造薄壁板件的流动与传热耦合数值模拟

采用 VOF法处理自由表面 ,达西源项法处理固 -液两相区流动 ,开发了铸造过程流动与传热耦合数值模拟软件。通过对流场及温度场分别采用不同的计算域和时间步长 ,大大提高了计算效率。利用该软件模拟了一薄壁板件的低压铸造过程 ,并进行了实验验证。数值模拟结果表明 ,对薄壁件而言 ,充型过程的流动对铸件初始温度分布影响较大 ,但充满后的残余流动对温度分布影响较小     

塑料注射成形过程仿真软件的开发和应用

智能型3维注射成形过程仿真系统HSCAE　3D解决了用3维实体／表面模型取代中性层模型的关键性技术难题，通过数值计算与人工智能技术的结合，使仿真软件由传统的被动式计算工具提升为主动式优化系统。实验和实践证明，HSCAE　3D为注塑制品与模具的虚拟制造奠定了坚实的理论和技术基础，构成了注塑制品成形质量全面控制的核心技术，已在模具行业中得到了很好的应用。     

A neural network approach to the classification of 3D prismatic parts

This paper presents a neural network approach to the classification of 3D prismatic parts based on their global shape information modelling. In this approach, a 3D part is modelled by the contours of its three projected views, which are approximately represented by three rectilinear polygons. The global shape information of each polygon is modelled by its simplified skeleton, which originally is of a tree structure and can be represented by several vectors by a conversion method. These vectors are the input to a polygon classifier which is constructed on the basis of the back-propagation neural network model. The classification results of polygons can be used to group the 3D prismatic parts into families in a hierarchical manner, by setting different levels of similarity criteria. The proposed method for classifying 3D workpieces can be used to enhance the productivity of design and manufacturing processes. By retrieving and reviewing similar parts from the part families, the designers or process planners could be greatly assisted in performing a new task. That is, they can avoid the reinvention of an existing design and can create a new design by modifying existing ones.     

Numerical simulation of mold filling and deformation behavior in rheology forming process

Rheology forming is a novel semi-solid processing method, which is different from traditional mold forging and conventional casting processes. The rheological behavior of metallic alloys containing both solid and liquid phases investigated the low and high solid fraction ranges. Rheology forming has several obvious advantages including its excellent forming ability resulting in the easier production of complex work pieces, more flexibility in shaping pieces, and more compact inner quality because of its high pressure. This research paper presents the theory of the rheology forming process and the results of a finite element simulation of rheology forming for aluminum alloys. The algorithms for both a single- and two-phase flow model, developed for this study, gives the die filling patterns, velocities, temperatures and solid fractions of the rheology material during the rheology process. To calculate the velocity and temperature fields, the respective governing equations corresponding to the liquid and solid regions were used. Therefore, the respective numerical models that take the co-existing solid and liquid phases within the rheology material into consideration have been developed to predict the defects of parts manufactured by the rheology process. This study compares of the velocity, temperature, and solid fraction between the single- and two-phase flow models. And, to predict the liquid segregation in the parts, the deviation of velocity between the liquid and solid regions in the two-phase flow model was analyzed.     

湿式多片制动器摩擦偶件温度场的研究

用二维有限元法研究湿式多片制动器摩擦偶件温度 ,并指出其优缺点 ,然后提出了摩擦偶件三维有限元模型的分析方法 ,最后论述了该法应用存在的困难和可行性。     

基于Kinect骨骼追踪的控制方法的研究

提出了一种基于Kinect骨骼追踪的控制方法,提高了人机交互的效率性和自然性。Kinect有红外发射器和摄像头,所以其能够产生三维数据。Kinect SDK从红外摄像头获取红外数据后,对其进行计算处理,产生景深数据,通过骨骼追踪技术处理景深数据,以匹配人体的各个部分,进而建立人体各个关节的3D坐标;然后利用3D坐标值计算各个关节的转动角度;最后将计算结果发送给被控对象,完成了整个控制过程。此控制方法很好地实现了体感交互,可应用于智能家居、智能教学、工业控制等领域。     

基于三维模型的雷达结构件数字化检测技术应用

雷达产品三维设计技术的不断完善与应用,对产品制造检验提出了更高要求,传统的检验方法和手段难以满足数字化研制环境下的质量保证要求。文中概述了基于三维模型的检测技术的发展,通过具体实例说明了三维数字化检测的流程与应用方法。以数字化技术手段代替传统的手工测量,解决了数字化环境下基于三维模型的检测难题,可在保证雷达产品数字化生产质量方面起到一定的作用。     

Simulated toleranced CAD geometrical model and automatic generation of 3D dimension chains

In current research of computer aided tolerancing (CAT), how to build models with tolerance and how to generate 3D dimension chains automatically have been tough problems and still unsolved. This paper builds a simulated toleranced CAD geometrical model (STCAD model) based on the feature-based original idealized CAD geometrical model (OICAD model), which can simulate real parts with manufacturing dimension errors from different aspects. Further more, an automatic generation method of 3D dimension chains based on some newly proposed definitions is put forward. In this method, firstly the conception of part instantiation (PI) is realized, secondly performance feature is defined, thirdly through building STCAD models, drive dimensions can be obtained which are vectorized to build drive dimension skeleton model (DDSM), and finally 3D dimension chains can be obtained by DDSM and the method of space projection. This method can generate 1D, 2D, and 3D dimension chains of parts or assemblies. It is verified in our own-developed automatic generation system of 3D dimension chains .