共注射制品芯层厚度分析的数值模拟EI北大核心CSCD

采用数值模拟技术对共注射成型过程进行了充填分析,从芯层材料的厚度分布以及芯层材料的穿透距离进行了研究。结合试验设计(DOE),研究了注射速率、模具温度、皮层熔体温度、芯层熔体温度和表层材料体积百分数对芯层厚度分布的影响;同时采用Fractional Factorial方法,研究工艺参数以及之间的交互作用对芯层材料穿透距离的影响度。结果表明,皮层材料注射的体积百分数对制品的芯层材料的厚度分布及芯层材料的穿透距离影响最大,其它影响因子影响较小。     

变厚度透镜注射压缩成型的三维数值模拟

基于有限元法、Arbitrary Lagrangian-Eulerian有限元网格变形法理论及White-Metzner粘弹性本构方程,采用Moldex软件进行了变厚度光学透镜成型的三维仿真分析。模拟表明,压缩阶段的挤压流存在显著三维流动特征,较常规注射,注射压缩能有效地降低注射压力、剪切率与流动残余应力及因此造成的翘曲和光程差。减小压缩速度使压缩阶段浇口压力升高较小、熔体剪切作用减弱;增大压缩距离,可以降低注射压力,减弱剪切作用。实际上这些变量在厚度和距离浇口不同位置的分布不同。     

共注塑制品芯层熔体的注射温度对制品质量的影响

在共注塑成型中,是否出现前沿突破现象和芯／壳层材料的分布情况是衡量制品质量的主要指标。在成型过程中芯层熔体的注射速度是影响材料充填和最终分布的主要因素。本文采用MPI软件Moidflow进行共注射模拟分析,研究不同的芯层熔体的注射温度对前沿突破现象和芯层材料的分布情况的影响。     

双层聚合物共挤出过程的数值模拟

以HDPE/LDPE共挤出型材为例,用有限元方法对非牛顿流体在共挤出流道内的等温流动进行了二维数值模拟。分析了模具流道收敛角、入口体积流量以及模具结构形状对流道内压力场、速度场以及界面偏移的影响。结果表明:当流道收敛角在0°<α<90°区间变化时,角度的大小对熔体界面影响不大;但当流道收敛角为90°时,共挤出区开始段出现流动死角。流道入口平流区可以使流道内的压力场均匀,有降低流道压力降的作用。HDPE/LDPE两种聚合物熔体共挤出时,其入口流率比对界面位置的影响很大。     

共注射成型中芯/壳层材料黏度比对追赶距离的影响

在塑料共注射成型中,芯/壳层材料分布是衡量制品质量的主要指标,当芯层熔体前沿突破壳层熔体前沿时形成前端突破,前端突破是导致废品的主要原因。成型过程中芯/壳层材料黏度比是影响材料充填和最终分布的最主要的因素。文中采用计算机辅助工程(CAE)软件对不同的芯/壳层材料组合进行共注射模拟分析,研究了不同的芯/壳层材料黏度比对充填过程中芯层熔体和壳层熔体前沿推进距离的影响,获得了芯/壳层材料黏度比对共注射成型过程中芯/壳层前沿距离演化的影响规律。     

共注成型芯壳层熔体粘度对芯壳层界面和移动前沿形貌的影响

建立了共注成型充模流动的有限元模型,并利用Matlab与Visual C++6.0混合编程技术开发了模拟软件,利用该软件对芯壳层熔体的粘度与芯壳层界面和移动前沿形貌之间的关系进行了数值模拟,并提出了确定关键成型工艺参数的指导原则。模拟研究结果与一些文献的实验结果相吻合。      

正支共焦非稳激光谐振腔的数值模拟

谐振腔内像差对光束质量的影响十分明显，直接导致激光器的输出功率及光束质量的下降。对理想状态以及受相位倾斜、像散像差扰动后的正支共焦非稳腔进行了数值模拟分析。计算机仿真结果表明，采用数值迭代分析法可以很好地对正支共焦非稳腔的模式特性进行研究，从而为自动调腔或采用自适应光学技术对谐振腔内像差进行自动补偿提供了理论基础。     

多层共挤复合材料层间结构和厚度的测量和控制

一、多层共挤复合材料层间结构和厚度测量和控制的重要性 多层共挤复合的定义指出,多层共挤复合材料具有按照预定次序排列的,有明显界面,结合紧密,厚薄均匀,混成一体的层间结构.     

聚合物多层气辅共挤精密成型机制的数值分析

基于传统共挤成型技术,提出一种先进的气辅多层共挤精密成型技术。研究表明,气辅共挤成型技术不仅可实现挤出制品尺寸的精确自动控制,而且还起到明显的节能降耗的效果。通过建立的稳态有限元数值算法,对传统共挤成型和气辅共挤成型的成型过程和离模膨胀过程进行了系统的对比分析研究,并探讨了气辅共挤成型消除整体离模膨胀的机制。结果表明,多层共挤成型芯壳层熔体的离模膨胀是由黏弹性熔体的二次流动引起,主要取决于芯壳层熔体二次流动的方向与强度。熔体二次流动的方向与第二法向应力差的正负号有关,而熔体二次流动的强度则与第二法向应力差大小成正比。气辅共挤成型的气辅口模段可通过气垫膜层的壁面完全滑移作用,有效减小或消除芯壳层熔体的第一和第二法向应力差,使其二次流动消失,从而达到消除口模整体离模膨胀的目的。因此,气辅多层共挤精密成型技术能精确地控制共挤成型的复合产品最终外形和尺寸与挤出口模的形状和尺寸完全相同。此外,研究结果还表明气辅共挤成型的挤出压力相对传统共挤成型可降低约30%以上。     

轮胎胎面胶料共挤出过程的数值模拟

以某复合胎面胶料(TWR/FB)的共挤出过程为研究对象,利用Polyflow软件,采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构模型和Navier滑移模型对2种胶料熔体在口模内外的流动进行了三维数值模拟,并将模拟得到的挤出断面和试验挤出断面进行了对比分析。同时分析了牵引速度和预口型板的收敛角对共挤出的影响,结果表明,牵引速度对胶料离开口模后的形状和面积胀大比的影响显著,但对胶料在口模内部的流动状态影响不大;适当地增加预口型板收敛角可以增强胶料在口模内的流动性,提高挤出制品的质量。     

聚丙烯单聚合物复合材料嵌件式注射成型过程的数值模拟

单聚合物复合材料(SPC)是基体和增强体来自同种聚合物的复合材料,具有密度小、界面粘接性好和回收成本低等优点。嵌件式注射成型可实现SPC的快速制备。为了检验加工温度窗口的大小,掌握型腔内部温度分布情况,文中使用Moldex3D软件模拟分析了聚丙烯单聚合物复合材料(PP SPC)嵌件式注射成型过程,比较了PP SPC嵌件式注射成型与PP注射成型的模拟结果,讨论了温度、黏度和翘曲变形情况。将不同熔融温度下数值计算得到的温度分布结果与实验样品照片进行了对比分析。研究结果表明,在180℃条件下嵌件式注射成型PP SPC,纤维不会熔融而能保持增强效果。     

L型异型材气辅共挤胀大及变形的数值模拟和实验验证

以L型双层共挤异型材为研究对象,采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程对该模型进行了三维等温数值模拟,并使用聚丙烯(PP)对该模型进行了实验研究,对比分析了数值模拟结果与实验结果。研究表明,气体以及重力的影响将使气辅共挤异型材制品截面积偏小;数值模拟和实验结果均表明气辅技术能有效减小异型材共挤过程中的挤出胀大和变形,提高共挤异型材制品的质量以及简化异型材共挤口模的设计。     

爆炸荷载下六层框架结构建筑爆破拆除数值模拟

为了进一步提高数值模拟技术在建筑物爆破拆除应用上的准确性,采用分离式共节点钢筋混凝土模型,在切口部位保留混凝土单元改为施加爆炸荷载,对六层框架结构建筑在爆炸荷载下的爆破拆除过程进行了数值模拟。模拟结果表明:对混凝土和钢筋单元的受力过程进行分析,分离式共节点模型可以体现混凝土和钢筋材料的力学性能差异;切口部位保留混凝土单元改为施加爆炸荷载,结构在起爆瞬间会有一个向上的冲击力,同时结构触地振动更接近于工程实际,因此对切口部位爆炸荷载的施加在结构爆破拆除数值模拟中的影响有必要进行研究。研究表明在结构爆破拆除数值模拟中施加爆炸荷载,能更真实的模拟建筑物爆破拆除倒塌过程,更好的辅助指导框架结构爆破拆除设计。     

非共沸制冷剂R417A在水平光滑管内蒸发的数值模拟

本文应用一种快速、准确的隐式格式迭代数值计算方法,对非共沸制冷剂R417A在水平光滑管内的蒸发过程进行了数值模拟。用各组分的平均值代替纯质的物性能数,通过应用纯质的传热公式计算后与实验值相比较,数值计算结果高于实验值。     

空调房间空气品质的三维紊流数值模拟

空调房间空气品质直接影响人们的身体健康 ,越来越受到广泛的重视。本文作者用三维紊流数值模拟的方法 ,对几种常见的气流组织造成的房间固有微尘分布情况进行了分析 ,结果发现 ,不同的通风方案造成的浓度分布是不一样的。本文推荐较好的通风方案 ,可供设计人员参考     

轮胎胶料压延过程数值模拟

为研究轮胎胶料压延过程中的流动和变形,本文建立了胶料压延过程的二维有限元模型,分别采用Bird-Carreau (BC)模型和五模态Phan-Thien-Tanner(PTT)模型对胶料的纯黏性和黏弹性行为进行了表征.提出了根据流场分布差异来确定黏弹性流体压延分离点的方法,即假设不同分离点位置进行计算,当假设分离点处的速度矢量与压延方向(水平方向)一致时,该点即为实际分离点.利用Polyflow软件对压延过程进行了数值模拟,在此基础上进一步研究了辊筒转速对胶料厚度比的影响.结果表明:采用五模态PTT模型获得的胶料厚度比与实际测量值基本吻合,而采用BC模型的计算值则差异较大,这一方面表明了本文数值模型的有效性,另一方面也表明了压延过程模拟必须计及胶料的弹性;胶料厚度比在低辊速下随着辊速增加而迅速增大,在较高辊速时则趋于稳定,这也与现场实测结果一致.     

模具温度对高光注射成型制品表面沉降的影响

以自主设计的车载高光蓝牙外壳为例,对模具温度对高光注射成型制品表面沉降影响规律,相同及不同模温条件下其他成型参数对制品表面沉降影响规律进行成型模拟研究。结果表明:高光成型制品沉降指数明显小于普通成型,且随模具温度的升高呈准线性减小趋势;模具温度设定情况下,保压压力对制品沉降指数影响最大,熔体温度、注射压力和保压时间影响效应相当,冷却时间几乎不具影响;随着模具温度的逐步升高,制品沉降指数随熔体温度的升高、注射压力增大呈减小趋势,随着其他参数的变化则呈波动变化趋势,且均在塑料热变形温度附近达极限值。     

印品墨层厚度的一致性仿真分析

应用计算机仿真方法对影响墨层厚度一致性的因素进行了研究.在油墨转移率等于0.5的条件下,通过对输墨系统的离散化处理,实现了连续的输墨系统的计算机仿真.计算结果表明,单路输墨系统产生的墨层厚度的一致性优于双路输墨系统.此外,墨层厚度的一致性与图文的分布及印版滚筒的空档大小均密切相关.     

地下水泵房室内气流组织的数值模拟

工业生产过程中,大量的循环水用于生产设备的冷却,水泵作为循环水的动力设备,其运行过程中产生大量的余热,特别是夏季室外温度较高时,泵房内的通风问题受到关注,本文采用流体模拟软件Airpak,就典型工况环境下水泵房室内气流组织进行数值模拟计算,并重点分析水泵工作地带的温度分布。模拟结果表明：采用机械送风对控制泵房内水泵工作地带的温度的分布最有利。