口模压缩段对塑料挤出流动影响的有限元分析

在塑料挤出成形过程中，压缩段是调节模头流道各部分流量(流速)的主要区段，对熔体的流动具有重要影响。本文采用有限元数值分析方法，计算了熔体在口模内流动的速度场和压力场，定量分析了压缩比和压缩角等压缩段模具结构参数对挤出速度分布、挤出流量和挤出流动均匀性等的影响规律，为优化流道结构参数，提高挤出流动均匀性的研究提供了基础。     

浅述对流与辐射散热对定型模冷却系统设计的影响

本文从热力学的角度,对异型材挤出定型模的冷却热平衡进行了浅析,提出在定型模冷却通道设计时,应充分考虑对流散热及辐射散热对冷却系统尺寸确定的影响。从而较为准确的确定冷却通道长度,达到提高冷却效率、保证型材质量的目的。     

浅述对流与辐射散热对定型模冷却系统设计的影响

本文从热力学的角度，对异型材挤出定型模的冷却热平衡进行了浅析，提出在定型模冷却通道设计时，应充分考虑对流散热及辐射散热对冷却系统尺寸确定的影响。从而较为准确的确定冷却通道长度，达到提高冷却效率、保证型材质量的目的。     

模孔偏置位置参数对型材挤压成形影响的数值研究

通过引进流速均方差作为评价塑形变形时金属流动速度不均衡性指标，来有效地控制型材挤压成形时金属流动的不均匀性。通过采用有限变形弹塑性有限元方法，对不同模孔偏置位置参数下型材挤压过程进行了数值模拟研究，获得了挤压力、流速均方差和型材件内部应力应变场随其变化的规律，为进一步实现型材挤压工艺参数优化提供了理论参考。     

注射成型过程熔体前沿充填不平衡现象的试验研究

注射成型的充填平衡性问题是影响塑料制品成型精度的主要因素之一.注射成型过程中,塑料熔体充填型腔时流动前沿会产生左右偏移的现象,从而导致充填的不平衡.为研究这种充填不平衡现象的机理,设计出一套装有红外线纤维传感器的移动式温度测量系统,采用该系统及可视化手段对一模两腔注塑成型过程熔体流动前沿在型腔内的偏移现象进行观察和分析.试验结果表明,不同注射速率下流动前沿的偏移现象及偏移程度也不同,流动前沿的偏移与熔体在流道内的流动行为以及温度场的变化有关.根据试验结果及剪切热理论所建立的流道内熔体流动行为模型可以较好地描述熔体前沿充填不平衡现象的生成机理.流道内熔体流动的示踪试验表明该模型与实际情况相吻合.     

空心铝型材分流模挤压的复合数值模拟

针对有限元模拟空心铝型材分流模挤压成形中的困难与局限性,通过有限体积法和有限元复合数值模拟法,对典型大挤压比空心型材的分流模挤压过程进行了模拟,详细研究了型材挤压成形过程中金属的流动规律及焊合过程,为分流模设计、优化提供了依据。采用数值模拟优化的结果进行了实验研究,成功地挤出了合格的空心铝型材。     

基于数值模拟和3D打印的热冲压模具随形水道设计制造研究*

针对传统热冲压模具深孔对钻冷却系统冷却不均的现象,基于热冲压过程的多场耦合传热理论,提出热冲压模具随形冷却系统设计方法。利用Star-ccm+软件对热冲压冷却淬火过程进行热流固耦合模拟。以自主研发的彩虹电动汽车B-柱模具镶块为研究对象,对传统深孔对钻和新提出多种随形设计方案进行了冷却模拟分析。根据模拟结果,比较分析了不同冷却方案的冷却效果,并提出B柱模具镶块纵向随形冷却水道的优化方案,分析了优化前、后模面温度场的变化。提出运用覆膜砂3D打印造型结合传统铸造工艺的方法,制造具有随形冷却水道的热冲压模具。通过对比五种方案发现,采用纵向随形设计的热冲压模具,与冷却最差的平行随形设计相比,模面最大温度降低47.4%,模面平均温度降低40.9%,模面温度均匀性提高1.8%。根据纵向随形水道设计流程,将水道形状和位置参数R、H、r作为优化参数,模面温度场作为优化目标,对纵向随形水道进行优化,结果显示,优化后模面最大温度下降了49.8%,模面平均温度下降了46.8%,模面温度标准偏差下降了67.5%,模面温度均匀性提高了1.9%。因此,采用随形冷却的热冲压模具,有效地提高了生产加工效率和使用寿命,改善了热冲压件的平均强度和组织与力学性能的均匀性。     

变模温注塑热响应模拟与模具结构优化

变模温注塑可根据不同工艺阶段的特点和要求,随时调整模具温度。在塑料熔体充模过程中,如果模具表面温度保持在塑料玻璃化转变温度以上,可以彻底解决常规注塑工艺存在的熔接痕、喷射痕、流动痕、翘曲和浮纤等缺陷。同时在冷却阶段,通过快速冷却已赋形的塑料熔体,以减小注塑成型周期。从而在不影响注塑生产效率的基础上,提升注塑件的品质。基于这种思想,在深入研究变模温注塑工艺原理的基础上,提出一套新的利用蒸汽辅助加热的模具温度控制方法,制定其工艺流程,并构建相应的动态模温控制装置和系统。通过研究蒸汽辅助加热变模温注塑模具的结构特点,提出了4种不同的模具设计方案,利用有限元软件ANSYS构建了变模温注塑模具传热分析模型,分别对变模温注塑工艺的加热、冷却过程进行温度响应模拟。以减小成型周期和提高温度均匀性为目标,对模具设计方案进行优化分析。将模拟分析获得的结果应用于平板电视机面板的注塑生产,验证分析结果的有效性。     

注射模具调温系统设计

模具温度(模温)指模具型腔和型芯的表面温度。不论是热塑性塑料还是热固性塑料成型,模具温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。主要介绍一防护罩制件注射模具调温系统设计方法,通过有效的对模具温度进行调节,对模具进行冷却或加热,必要时两者兼有,从而达到控制模温的目的。     

熔喷非织造布纺丝模头流道设计

以熔喷非织造布纺丝模头为研究对象,在比较T形流道、鱼尾形流道和衣架形流道3种设计方法基础上,得出了衣架形流道最符合宽幅熔喷非织造布生产工艺要求的结论,并且给出了几何尺寸的设计公式。利用ANSYS对聚合物熔体在流道的流动过程进行压力和流速分布模拟。仿真结果表明,衣架形模头流道完全符合设计要求。     

薄膜在流延辊上冷却过程温度场的数值模拟研究

为了获得较高表面质量的流延膜片,采用流场仿真手段,对薄膜在流延辊上的冷却过程进行了温度场的数值模拟,并探讨了流延辊直径、螺旋流道导程和流道尺寸对流延膜冷却效率及表面温度均匀性的影响。结果表明,流延膜的冷却效率及表面温度均匀性均随着辊直径的增大先减小再增大;减小流道的宽高比和导程,有助于提高膜片的冷却效率;增大流道的宽高比,减小导程,有助于提高膜片表面的温度均匀性。采用正交试验设计,对辊直径、流道导程、流道尺寸这3个因素进行了响应面分析及结构优化,优化后的温度均值及温度极差值分别较最初值降低了0.082 K和1.639 K。此研究为改善流延膜表面质量提供了理论依据。     

进气歧管气道流场CFD分析及优化

进气歧管的气道结构直接影响发动机各缸进气量和进气均匀性,因此合理的气道结构是保证发动机性能得以实现的基础.通过三维CFD仿真计算展现进气歧管气道内部微观流场分布,以此为基础指导气道结构优化设计,以实现降低进气压损、增加进气量和保证各缸进气均匀性的目的.     

柴油机缸盖冷却水腔三维流动数值模拟分析

柴油机优良的冷却性能对提高其工作性能和气缸盖可靠性起着非常重要的作用。以某V型12缸水冷发动机的冷却水腔为研究对象,采用流体分析软件FLUENT对缸盖及其冷却水腔内的流动与传热进行数值模拟计算,得到冷却水在缸盖复杂水腔内的三维流场分布与进出水孔的流量,并详细分析了其流场、压力场、温度场及换热情况, 为该型柴油机气缸盖冷却水腔的结构优化设计提供一定的参考依据,从而提高内燃机的工作性能和气缸盖的可靠性。模拟计算结果表明:冷却水腔的流动均匀性可以达到该发动机的冷却要求;流经各缸的冷却液流量分配合理;“鼻梁区”冷却效果较好,且“流动死区”能满足冷却需求。通过对气缸盖内冷却液流动的优化,可以有效地提高整机及气缸盖的冷却效率。     

基于数值分析的塑料挤出模优化设计方法研究

以比例间隔法和射线法相结合的办法建立面向CAE的挤出口模的参数化模型,在对其进行三维数值分析得出流道内压力和速度分布的基础上,以口模出口处型材截面上各子区域平均流速相等为优化目标,基于有限元分析结果和参数化流道模型建立目标函数的数学模型,对模具的一些重要结构参数进行设计优化,优化结果可以直接映射到参数化模型,实现了CAE/CAD的直接集成。通过一个算例的分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

注塑成形模拟技术在模具设计中的应用

在一模多腔的注塑模具设计中,合理地设计分流道和浇口的尺寸,保证塑料熔体以相同的成形压力和温度,在同一时间充满型腔一直是设计的重点和难点。以非自然平衡浇注系统为重点,阐述了浇道和冷却系统的优化算法以及如何利用华塑三维模拟成形分析软件进行流动模拟和工艺优化。     

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。     

考虑摩擦副接触应力场和冷却流场的湿式离合器温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的摩擦特性和热失效具有重要影响。为了获取湿式离合器温度场的分布规律,建立摩擦副接触应力分布有限元模型和摩擦片沟槽内冷却流场数值计算模型,获得了摩擦副接触应力随离合器接合油压的变化规律和冷却流场对流换热随离合器转速的变化规律。在此基础上,提出考虑离合器摩擦副接触应力分布时变特性和冷却流场分布时变特性的离合器温度场数值计算模型。将所建温度场模型的仿真结果与试验结果作对比,验证了所建温度场模型的正确性。通过计算获得了湿式离合器接合过程中不同钢片在半径和厚度方向的温度分布规律,揭示了摩擦副接触应力场和摩擦片沟槽内冷却流场对离合器温度场的影响规律。结果表明,在离合器摩擦副半径方向上,摩擦副的温度分布规律与接触应力分布规律相一致。而摩擦片沟槽内冷却流场的对流换热主要影响离合器同步阶段的温度分布。     

传感器内部磁场分布对磁弹索力传感器性能的影响

为了掌握磁弹索力传感器中磁场分布特点及其对传感器性能的影响,为磁弹索力传感器的设计提供参考,在讨论磁弹索力传感原理基础上,结合磁弹索力传感器结构原理分析磁弹索力传感器内部激励磁场及退磁场分布特点;在同样激励线圈的磁场条件下,通过改变感应线圈长度模拟内部磁场分布的均匀性变化情况,从而对传感器输出与应力关系进行对比性的仿真计算;并按照理论仿真思路,进行实验验证;实验结果表明:磁场均匀性从75％降低到25％时,传感器灵敏度从0.026 9 mV/MPa降低到0.021 9 mV/MPa,重复性误差从0.228％增加到0.734％,与理论仿真定性相符合.     

基于Fluent汽油机缸盖冷却性能仿真分析

针对某型号汽油机缸盖的冷却性能进行了流场仿真分析。基于现代反求技术获得汽缸盖精确的3D模型,通过布尔运算获得内部真实流道模型。使用ICEM对其进行网格划分并设置恰当的边界条件,通过Fluent运算最终得到流道的速度流线场、换热系数场和压力分布场。对其进行分析可知该缸盖整体冷却性能正常,但4缸之间冷却效果存在显著差异。进行优化分析后可知总体冷却效果提升显著,但对改善流道速度分布均匀性作用不大,并指出了局部流动死区。