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。     

注塑成型充填过程数值模拟的隐式算法

应用有限元 /控制体积方法 ,基于熔体在控制体积内的质量守恒 ,以结点压力和充填分数为未知量 ,建立了熔体在充填阶段流动的控制方程 ,并对方程进行隐式求解 ,完成了对注塑成型充填过程的数值模拟 .算例分析证明算法是正确的     

带筋注塑制品截面充填过程数值模拟

采用有限元法,模拟计算了带加强筋的注塑制品截面充填过程的流场。通过设计两个算例,模拟得到带加强筋的注塑制品截面充填过程中其厚度方向上的速度场、压力场、熔体前沿以及速度和压力的变化历史。由速度场的变化历史特别是剪切历史可以得到流动诱导的纤维取向分布。     

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。     

注塑冷却的数值模拟

以注塑制品的温度变化为对象,考虑了注塑制品出模后的冷却过程。系统地对注塑模具的冷却过程以及制品在注塑模具内和出模后的冷却过程进行集成分析。建立了冷却过程的数学模型,并采用边界元法和有限差分法求解成型过程中模具的温度分布和制品在模具内和出模后的温度分布。     

注射成型中聚合物熔体充填流动的数值模拟

在建立聚合物熔体充填三维流道—浇口—型腔系统的数学模型的基础上,采用混合有限元/有限差分方法求解,并对入口结点的压力计算以及熔体前沿推进时时间步长的确定准则作了修改。编制程序实现提出的算法,给出两个算例说明数值模拟的结果。     

基于数值模拟的注塑模具优化及注塑成型工艺参数快速设置

以某一监控设备外壳成型为例,介绍了利用Moldflow软件优化模具结构及快速设置注塑成型工艺参数的方法,为注塑模具设计和试模时工艺参数的设定提供了依据,缩短了模具设计和试模周期。     

注塑成型熔接线截面熔接过程数值模拟

在多浇口和带嵌件注塑制品的成型过程中必然存在熔体的熔接过程,从而形成熔接线。熔接线沿厚度方向的熔接过程是影响该区域的力学强度以及纤维取向等制品性能的重要因素。本文采用有限元法针对注塑制品的典型截面建立数学模型,采用T6P3单元(速度二次插值,压力线性插值),数值模拟了注塑制品熔接线的截面熔接过程。通过等厚度截面和非等厚度截面两个算例,给出了两股熔体熔接过程中的截面速度场和压力场分布。讨论了熔接线区域的壁厚均匀程度对熔接过程的影响。该计算结果可以为制品力学性能以及纤维取向等数值模拟提供数据支持。     

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...     

三维注射成型流动模拟的研究

介绍了一种基于三维模型的注射成型流动模拟的数学模型和数值实现，把速度和压力同次插值方法成功地应用到三维注塑模拟的计算中，从离散的动量方程中找出压力和速度的关系，然后代到连续性方程中得到压力方程。用三维控制体积法追踪流动前沿，并通过算例分析来说明三维模型的有效性。     

注塑充模过程中温度场的数值分析

采用有限差分法对注塑过程中充填阶段的温度场的数值分析进行了研究,数学模型是基于非牛顿流体在非等温状态下广义Hele-Shaw流动,可预测非牛顿流体在任意形状薄壁型腔内流动时的温度场,对能量方程进行有限差分近似时,能量方程中的瞬态项和热传导项分别采用向后差分和隐式差分,为保证数值计算过程的稳定性,采用上风法处理对流项,还讨论了模温和流率对温度分布的影响。     

聚氨酯反应注射成型固化过程数值模拟

依据反应动力学和能量守恒方程的基本理论，对聚氨酯反应注射成型的固化过程进行了合理的假设和必要的简化，建立了体系反应程度和温度的数学模型。采用显示有限差分法并结合数学软件Matlab对固化过程进行了动态模拟.结果表明：固化初始的20s内交联反应剧烈。体系迅速升至最高温度，交联度达到80％所需时间与经验值一致．约为17s。同时为优化反应注射成型工艺因素，探讨了催化剂浓度、原料初始温度和模具温度等对体系的影响。结果表明：催化剂浓度增加，使体系固化周期缩短，制品内部交联度的变化减小，但延长了制品处于高温部分的时间；模具温度主要影响制品壁面附近的反应，而物料初始温度则能影响到体系的最高温度，尤其是在低模温情况下更加明显.     

注水参数对水辅助注射成型充填过程影响的数值模拟

建立水辅助注射成型二维、瞬态、非定常流动模型,采用黏度幂律模型,在k ω湍流模型下,充分考虑注射水的湍流特性以及熔体前沿的喷注效应,采用有限体积法（VOF）对充填过程中的注水速度、注水温度和注水延迟时间等注水控制参数的影响进行数值模拟。结果表明,注水速度的增加会增加水在熔体中的穿透长度,并且会减小残余壁厚;注水温度对水的穿透长度和残余壁厚的影响均不显著;随着注水延迟时间的增长,水的穿透长度和残余壁厚均有增加的趋势。     

共注成型充模流动数值模拟研究

在共注成型多相分层流动充模成型的机理研究基础上,通过采用通用的Hele-Shaw模型和流体积技术,推导出用于描述共注成型多相分层流动充模过程的理论模型,并提出了一种稳定有效的求解理论模型的数值方法。该数值方法通过使用不连续Galerkin法、上风（upwine)法等稳定性技术来解决数值解的不稳定性问题和数值发散问题,实例数值模拟结果与实验结果基本吻合。     

塑料注射充模流动分析的自适应隐式方法

提出了一个注射充模数值模拟隐式方法的时间步长选用标准,依据“一时间步,一单元层”的思想,采用最小二乘递推法估算每一步的时间步长,并依据压力估算每个控制体积的半注满时间,从而可以重构任何时间的流动前锋。计算表明本方法极大地提高了隐式方法的适用性,并把注射充模流动数值模拟的计算时间复杂度降到结点数的平方。     

水辅助共注射成型充填过程的数值模拟研究

基于黏度幂率模型,建立了水辅共注成型充填流动过程的瞬态、纯薪性、非等温的理论模型,并采用有限体积法对水辅共注成型过程进行数值模拟。研究了内外层注射量、内外层熔体流变指数比、注水温度、注水速度、注水延迟时间、内层熔体温度和模壁温度等因素对充填过程的影响规律,并根据流变学理论阐述了其影响机理。