基于热气加热的热塑性复合材料原位成型过程中温度场分析

在热塑性复合材料的自动铺放原位成型过程中,温度历程对于复合材料的最终质量和性能有很大影响。以碳纤维增强聚醚醚酮铺放过程中的温度场为研究对象,建立了二维温度场瞬态传热模型,通过对传热模型划分区域确立了边界条件,分析了热气温度、铺放速度以及模具的初始温度对铺层温度场的影响。通过原理性铺放实验,建立了温度场测量系统,从而验证了有限元模型的正确性。结果表明,随着热气温度的升高以及铺放速度的降低,每层的峰值温度逐渐升高。模具初始温度为室温时,为满足成型要求,选择热气温度为650℃,最大铺放速度为6 mm/s。模具的初始温度对于首层的温度场有很大影响,为改善首层粘接熔融效果、提高铺放效率以及降低整体温度梯度,应适当提高模具温度和铺放速度,并降低热气温度。     

基于ANSYS的注塑模三维温度场数值模拟

建立了注塑模具和塑件三维瞬态传热分析的数学模型并确定了边界条件和初始条件,基于ANSYS平台二次开发实现了模具和塑件温度场的耦合分析。模拟了不同冷却方式、初始模具温度和初始熔体温度下的冷却过程,分析了这3种因素对塑件温度场和塑件温度-时间曲线的影响。结果表明:同熔体温度相比,模具温度对冷却过程的影响更大;塑件温差随模具温度、熔体温度的升高而增大,其中熔体温度的影响较大;通入冷却水后,塑件温度降低速率加快、塑件温差减小,且在较高模具温度下这种效果更为明显。     

斜平面轮胎活络模具中套汽室的硫化温度场的模拟分析

采用Abaqus软件对斜平面X1188轮胎活络模具（简称斜平面轮胎模具）中套汽室的硫化温度场进行了模拟分析。结果表明：斜平面轮胎模具单温中套汽室对应的型腔花纹块内表面上侧温度比下侧温度略高，最高温度出现在花纹块内表面中间；在保持单温中套汽室初始温度条件的基础上采用多温中套汽室时，花纹块内表面温差减小，温度分布更加均匀；对花纹块上下肩部进行倒角结构优化后，花纹块内表面温差进一步降低，温度场更加集中于花纹块内表面中间且分布更为均匀，同时花纹块使用的材料减少，从而可在保证轮胎硫化温度的条件下降低经济成本。     

玻璃吹制成型熔体与模具传热耦合模拟

玻璃吹制成型过程中熔体与模具接触时间短,热交换迅速、剧烈,同时玻璃的黏度对温度极其敏感,微小的温度波动将会引起黏度的剧烈改变,并最终决定制品的厚度分布,因此熔体与模具传热的耦合求解是十分必要的。鉴于此,本文在熔体与模具接触面上引入了界面单元来处理接触面热阻区的热传递问题,建立了熔体流动与模具温度场耦合模拟的控制方程,完成了算法编制,实现了熔体流动与模具温度场的耦合模拟。算例证明,与耦合传热算法相比迭代结果不足以满足吹制成型对温度场准确性的要求;通过模拟与实验对比,在连续生产条件下模具绝大部分的温度保持稳定,但与熔体接触的型腔壁的温度却有大幅的周期性变化;模拟的最终产品壁厚较准确地反映了产品的实际壁厚分布,准确度达到88%以上。     

热边界条件对复合材料层合板固化过程的影响

为了降低热固性树脂基复合材料在热补仪加热固化过程中的峰值温度以及优化其温度场分布,提出了在复合材料层合板上表面分别采用定温、对流换热边界条件和在层合板上表面放置铝制模具三种基于热边界条件的优化方法。通过有限元方法计算了上述三种情况下层合板的温度场和固化度场,并和已有方法做了对比。计算结果表明:相较于已有方法,采用以上优化方法均可以降低层合板的峰值温度并改善其温度场分布;层合板上表面定温时,其峰值温度降低最多;上表面对流换热时,峰值温度降低最少;上表面放置铝制模具时,铝的增强导热性能可以使层合板在平行于模具平面内的温度梯度较为均匀。     

轮胎模具硫化过程数值模拟分析

以12R22. 5轮胎硫化模具为例,采用ANSYS有限元分析软件,对模具在温模过程、开模过程和硫化过程的温度场进行仿真模拟,得到模具在3个过程中的温度分布、模具内取点温度-时间曲线、硫化过程的应力分布和型腔取点位置应力-时间曲线,可为模具结构改进提供参考。     

注塑模温度场的计算机模拟

本文运用有限元法，采用二次等参单元，对注塑模二维非稳态温度场进行了数值分析，推导了有限元数值求解方程并研制了有限元求解程序软件。实例所得温度场等温线与实验所得结果基本相符，验证了计算机求解的可靠性。通过计算机模拟分析，可了解各瞬时模具温度场的分布状态，观察模具体能否使塑件均匀冷却，如不合理，可通过改变冷却管道参数，达到温度场均匀一致，从而提高塑件质量。通过程序运转，根据塑件的热定型温度，可以预知最短冷却时间，从而缩短冷却周期，提高塑件生产率     

海信空调风门叶片的翘曲变形研究

采用有限元方法研究了温度场、压力场对注塑件残余应力及翘曲变形的影响，重点讨论注塑件的温度场、压力场的计算，以及热塑性小变形理论下的注塑件翘曲变形计算。对影响薄壳塑件翘曲变形的因素（如模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力等）进行分析，提出翘曲产生的原因及相应的改进措施。     

注塑模典型截面温度场的数值分析

通过二维典型截面简化模具的三维结构,建立了注塑模典型截面温度场的边界积分方程,并进行数值求解。将模具温度分为稳态和波动两部分,稳态部分是采用循环平均假设,推导出求解模具典型截面二维稳态温度场的边界积分方程。然后利用边界元法,分别对动模和定模进行传热分析,根据分型面边界相容性条件进行耦合;波动部分是在给出温度波动的微分方程后,利用有限差分法结合传热学对型腔表面温度波动进行数值求解。最后通过实例验证了文中算法的正确性与有效性。     

基于有限差分法的注塑腔体温度场建模研究

注射机腔体的温度是保证塑料制品加工质量的重要参数之一。为了得到注塑腔体的温度场分布,本研究基于有限差分法建立了模具腔体的温度分布模型,利用matlab的pdetool工具箱进行温度分布的数值仿真。仿真结果表明:在模具冷却的过程中,热量从模具腔体内侧向模具腔体外侧进行传递。在0～6 s时,模具腔体外侧温度的上升速度增加,此后上升速度逐步减小,最终趋近于熔体的温度。对于不同熔体温度的塑料,熔体的温度越高,同时间的模具外侧温度越高。不同塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)的冷却时间与模具性能相关,在同一模具下基本保持一致,分别为28、26.7、27.6和28.4 s。     

聚氨酯反应体系的固化和温度

采用n级反应动力表示式和热传导方程建立了描述聚氨酯反应模塑（RIM）体系固化和温度的方法,并进行了相应的理论计算,结果表明：催化剂浓度,模具温度对固化过程和体系最大温度均有明显影响;反应物料的温度对体系的最大温度有影响,但对体系固化时间影响不大。厚模具内部的温度场接近绝热性质,其历史可用来确定反应动力和热力的相关参量。     

热压罐工艺成型先进复合材料构件的温度场研究综述

在分析热压罐工艺传热路径和传热方式的基础上,从热压罐温度场、框架式模具温度场和构件温度场三个层次讨论了国内外热压罐工艺温度场的研究情况,指出框架式模具温度场、壁板级构件温度场和盒段级构件温度场将是以后研究的重点.     

浅谈国内外镁合金等温锻造

镁合金常温下塑性差、散热快，在共晶温度以上锻造时会产生严重开裂。这就决定了镁合金不宜采用常规锻造方法。等温锻造成形过程中温度基本不变，可消除镁合金在常温下成形性能差的问题。本文介绍了国内外镁合金等温锻造的进展。     

计算机辅助设计注塑模冷却系统

本文叙述采用UV68超级微型计算机CAD硬件系统作为支撑环境,研究计算机辅助注塑模冷却系统的设计。注塑模冷却过程按二维不稳定热传导数学模型处理,并用有限元法求解注塑模冷却过程中温度场的变化。按照计算机模拟度温度场分布图和模具冷却功能图优化注塑模冷却系统的设计,使其达到最短的冷却周期和最佳的冷却均匀性。一套快速模具温度检测装置验证了模拟的可靠性。文中还举例说明注塑模冷却系统计算机辅助设计带来的经济效益。     

注塑模典型截面温度场的数值分析及影响因素

通过二维典型截面简化模具的三维结构，建立了注塑模典型截面温度场的边界积分方程，并利用边界元法通过分别对动模和定模进行传热分析，根据分型面边界相容性条件进行耦合，最终求出型腔表面温度场的数值解。最后通过实例分析了影响型腔温度的各种因素，也验证了文中算法的正确性与有效性。     

大型复合材料构件热压罐成型温度分析与均匀性改善研究

利用Fluent流体分析软件,对航空复合材料构件热压罐成型工艺的温度场和流场特性进行了模拟分析,并通过在框架式模具通风孔处安装风扇的方法来增强热空气对流,改善热压罐内流场和模具温度场的均匀性。计算结果表明,合理地布置风扇在模具通风孔中的位置和控制风速,可以调整框架式模具内部区域流场分布,使模具表面的温度场更均匀,对于改善大型复合材料构件固化均匀性具有重要意义。     

微晶玻璃-陶瓷复合板圆柱面热弯曲成型工艺研究

通过对微晶玻璃-陶瓷复合板圆柱面热弯曲成型过程的工艺试验研究，论述了复合平板在一定温度范围内和一定压力下弯曲成为标准圆柱面形状的成型工艺方法，包括这一过程的影响因素及常见缺陷，加热窑炉中的温度场分布规律，窑炉、模具的材料、结构以及合理的加热、加压工艺规范。     

模内装饰薄膜滞热对成型工艺的影响分析

以模内装饰技术(IMD)测试平板为研究对象,利用仿真和实验方法分析薄膜滞热的影响因素及薄膜滞热对成型工艺的影响规律。结果表明,薄膜滞热使动模侧模具温度场变化滞后于定模侧温度场,且在实验条件下达到8.6 ℃的最大温度差;薄膜滞热随着模具温度的增加而降低,随熔体温度和薄膜厚度增加而升高;薄膜影响熔体的充模与冷却,造成产品冷却不均的现象;薄膜滞热导致产品翘曲变形增加。     

注塑模三维瞬态温度场的建模及仿真

本文通过对空间域和时间域的离散，建立了注塑模三维瞬态温度场的完全边界积分计算模型。对注塑模具有效传热面进行剖分后，运用特解边界元法进行分析，并对制品采用加权差分格式计算，最后采用迭代法对模具和制品在边界面上进行热流耦合。在此基础上开发了三维瞬态温度场分析软件。实际应用表明所建计算模型是合理的。     

聚甲醛连续挤压过程温度场的数值模拟与分析

采用高分子材料加工理论和有限元方法,建立了聚甲醛连续挤压的有限元模型,模拟了聚甲醛连续挤压过程的温度场分布,分析了预热温度和滑动块滑动速度对聚甲醛在滑动块沟槽、模腔和模具中的温度场的影响规律.模拟结果表明:随着预热温度和滑动速度的提高,在整个连续挤压成型过程中坯料温度升高,高温区的范围有扩大趋势,并且滑动块速度的提高使高温区扩展的程度小于预热温度改变带来的影响.该研究对于聚甲醛连续挤压工艺的制定具有重要指导作用.