【新闻资讯】查看全部

数值分析技术及其在注塑模中的使用研讨

数值计算方法技术性以及在注塑模具中的应用研究系统软件的数学分析模型，选用混和有限元原理、有限差分法求得工作压力和动能方程，进而完成了成形全过程数值计算方法。

在塑胶制品生产制造中，塑胶、模貝和生产设备三者息息相关。塑料造粒不单纯性是物理学成形全过程，只是控制产品的构造和特性的重要环节。近年来，发展趋势更快的是运用辅助设计工程项目对生产过程开展有限元分析，科学研究生产加工标准的变化趋势，预测分析产品的构造和特性，挑选产品和冲压模具及其加工工艺标准的最好计划方案，使生产加工成形从一项新技术变成一门应用科学。假如对塑胶在生产过程中的流动、热传导，及其在力场和热场的功效下所出現的物态变化、化学反应沒有深层次的认识，就不可以生产制造出材质优质的产品。因而，世界各国对塑胶的成形生产加工的基础研究都十分重视。注入模数值计算方法技术性是利用软件对塑胶注入成形全过程各环节开展判定与定量分析叙述，进而在模具加工前发觉并纠正设计方案缺点。现阶段注塑模具数值计算方法技术性的科学研究工作中关键集中化在流动仿真模拟、制冷仿真模拟等层面。流动填充仿真模拟剖析一般包含直浇道结构化分析和型腔填充剖析。直浇道结构化分析的目地是明确有效的过流道规格、布局及其最好的进胶口总数、部位和样子;型腔填充剖析的关键目地是为了更好地获得有效的型腔样子及最好的注塑加工工作压力、注入速度等主要参数。塑料熔体在注塑模具型腔中的流动个人行为立即危害着塑料件的特性和品质，而塑胶熔体的流动个人行为又在于型腔和浇筑系统软件的设计方案及注塑成型主要参数的挑选，为确保模貝和由模具加工的塑料件的品质，务必对流动全过程开展预测分析。

成形全过程数学分析模型：假定与简单化塑胶熔体填充全过程能够觉得是黏性不能缩小非等温过程流动与热传导全过程，它一直随着着与滚动摩擦力与热传导相关的动能损耗全过程，能够选用黏性不能缩小液体的基础方程来叙述它。由于大部分注塑加工制品全是厚壁件，故能够觉得熔体是在平扁型腔内流动的，能够根据选用适度的初始条件求得所述方程组来获得粘性流体在流动和热传导全过程中的物理学场遍布，但事实上则通常是很艰难的，务必对于实际难题开展适度的简单化。下边对于充模流动特性得出相对的假定和简单化。

因为型腔薄厚(z方位)远低于其他2个层面(x，y方位)的规格，且熔体的黏度很大，因而能够忽视z层面的速率份量(w= 0)，且觉得工作压力P是x、y的涵数，沿薄厚方位不会改变，即在填充流动全过程中，型腔内工作压力并不是很高，且适合的进胶口总数和布局可防止部分过电压状况，可觉得熔体是不能缩小的，即V.=0.因为熔体黏度很大，相对性于黏性剪切应力来讲，惯性力矩和品质力都不大，能够忽略。

在熔体流动方位(xy方位)上，相对性于对流传热项来讲，导热项不大，能够忽略。

在填充全过程中，熔体溫度转变范畴并不大，能够觉得熔体的比热及传热系数为参量。

忽加熔体最前沿周边音乐喷泉式流动的危害。

三维厚壁型腔填充全过程剖析的控制方程持续性方程(hu)2)=0(3)能量守恒定律方程3T3T石 v3T3T2(4)在其中b为型腔半厚;为相对密度。式(一8)也是溫度求得的控制方程。

根据对上边公式计算積分，并带入初始条件后得到商品流通率之上假定用以黏性流体动力学的基础方程可导出来塑胶熔体充模流动的控制方程：工作压力场控制方程最终得到沿界限C注入某控制体积和体积流率为式(一4)和(一7)组成求得三维厚壁制体填充流动的控制方程。浇筑系统软件填充全过程控制方程持续性方程能量守恒定律方程本构方程r=在其中p为相对密度;为定压比热;t为温度梯度;为工作压力场;Vz为轴径水流量;为热传导率;n为黏度。初始条件1在平面图上柱1：中心线上塑胶熔体充模流动的控制方程具备以下初始条件。在熔体触碰的型腔界限上，在其中Q是沿全部薄厚的流率。

最终，针对双股塑胶熔体在型腔相逢时将产生溶接线，相对的初始条件应该是工作压力和反向速率在溶接线维持持续浇筑系统软件填充全过程控制方程具备以下初始条件：成形全过程数值计算方法方式对注入成形充模全过程的数学课叙述可归纳为一组偏微分方程及相对的定解标准。目前为止，流动仿真模拟中常见的数值计算方法可分成两大类：一类是地区型数值计算方法，关键包含有限差分法和有限元分析/有限差分法混合法;另一类是界限型数值计算方法，主要是边界元法。比较有限闭差分法和流动仿真模拟中最开始选用的方式，该方式非常简单，对求得一维难题十分合理，但针对繁杂界限的适应能力较弱，因此无法运用于三维流动仿真模拟难题。有限元分析/比较有限差的分混合法的基础观念是：在流动平面图内各待求量(P、T等)用标值法类似。而各待求量(T、u、v等)在型腔薄厚分法分别的优势，对繁杂界限的适应能力强，变成流动仿真模拟关键的数值计算方法方式。

这类方式的基础观念是选用三角形模块界定控制体积，运用控制体积法创建工作压力场求得的有限元分析方程，根据时间观念和沿薄厚方位开展差分信号，创建温度梯度求得的动能方程，并依据控制体积模块的充模情况明确流动最前沿部位。

几何图形离散变量在选用有限元原理、有限差分法开展注塑模具流动剖析时，应当将测算区域规划成相对的离散变量的模块。

针对模貝型腔，将运用中面实体模型将全部型腔离散变量成线形三角形模块，并沿薄厚方位开展差分信号网格图区划。

线形三角形模块具备下列好多个优势：对繁杂型腔的靠近水平更强;更易完成对繁杂地区的网格图区划;可选用座标总面积开展测算，进而防止了等参变换。

在把全部测算区域规划三角形和管路网格图后，引进控制体积的定义，针对每一个三角形模块根据联接形心和界限圆心而将模块区划成三个子总面积，管路元沿中分为两个子长短。相对于每一个连接点N的控制体积是由与此节点相接的全部子体积组成的，它是一个不规则图形地区不规则图形的控制体积主要表现出下列关键特点：互相不重合;铺满全部地区三角形模块和控制体积参差遍布确保了精度。

模块及插值法涵数：�D维线形管模块一维线形管模块能够简易地用一圆柱体表明，它具备2个端点连接点。不在考虑到模块五棵松体育馆涵数X的导函数时，一维线形管模块的场涵数X能够插值法表明为在其中Ni、N2的插值法涵数。二维三角形线形模块2个端点的平行线方程左部的线性函数来组成。比如对连接点/，能用边的方程来组成它的插值法涵数，即N1其他2个端点类同，即在其中即线形三角形模块的三个插值法涵数便是三角形模块的三个总面积座标。

工作压力场下边叙述工作压力场求得的标值的方式，当温度梯度和熔体地区的随意填充時刻给定时执行，能够运用工作压力初始条件求得工作压力控制方程，而获得工作压力场的遍布。在实际测算时，能够选用线形三连接点三角形模块来各自叙述型腔表层和直浇道，模块内的压力分布可选用线性插值表明。针对三角形模块1在其中Pl(l)各自为三角形模块1的连接点工作压力和总面积座标插值法涵数。

在工作压力场有限元分析方程的创建全过程中，大家将有限元原理和控制体积定义融合起來。在假定熔体不能缩小的标准下，根据对每一个控制体积的质时守恒定律来创建有限元分析方程。一个控制体积的质量守恒，可由每个相仿模块穿过控制体积界限的品质流率求和获得总品质流率测算获得。引入控制体积的品质可由其界限上的積分获得。

最终获得注入连接点N的净流率为所述方程是线形的，能够选用松弛法求得差分信号方程，进而得到温度梯度。选用松弛法求得解由于松弛法求得过程中所需的储存量是0阶，而立即迭代更新需要的储存量是0(2)阶，在其中n是连接点数量。针对大中型制品和选用固定不动网格图数值积分方式时，松驰迭代更新是较为适合的。

熔体的后卫部位的明确模貝填充全过程是一个暂态全过程，熔体最前沿随時间往前推动，上边得出的控制方程全是对于于熔体地区的，因而必须明确随意時刻熔体的随意页面。对每一个控制体积引进主要参数f别表明控制体积的体积和该控制体积已被熔体填充的体积，它体现了每一个控制体积的填满水平。能够依据控制体积的填充将连接点分成4类：(1)通道点(/=1)：熔体从而进到型腔;(2)内点(/= 1)：两者之间相对的控制体积被彻底填充;(3)最前沿点((K/< 1)两者之间相对的控制体积比一部分填充;(4)空点(/=0)：熔体还未到做到控制积连接点。

针对随意時刻，最前沿点考虑0工作压力初始条件式(2�D10)，而全部的内点也考虑分别方程。由方程和工作压力初始条件能够测算出填充地区连接点工作压力和注入最前沿点的净流率，最前沿点填充百分数/可依据每一个连接点的净流率和時间踏入获得升级。時间步幅的挑选，应确保在每一时间步幅恰好有一个控制体积被填满。而两者之间相接的全部空连接点将创立新的最前沿连接点。因此假定填充逐渐时，通道连接点彻底填满，且假设溫度匀称，相当于熔体填充溫度，使每一个時间步幅恰好有一个控制体积被填满，并测算每一部時间步幅的温度梯度和工作压力场，推动熔体最前沿直至型腔被填满。当测算出给出時刻的工作压力场，注入每一个控制体积的流率能够根据控制体积的界限積分获得，依照時间步幅的的质量守恒能够改动每一个控制体积的填充百分数(/)，相对的原材料特性也获得更改。控制体积法采和线形三角形模块，针对流动最前沿的一些非持续效用不用做独特解决，标值实验证实了熔体最前沿的健身运动对网格图相对密度的比较敏感水平并不大，适当的模块数和连接点数就可以仿真模拟繁杂的三维制品，即便如此，匀称地等边三角形遍布能够比较好地预测分析熔体最前沿遍布。

结果依据所创建的数学分析模型和相对的求得方式，运用VC 6.0定编了数值计算方法程序流程。灵活运用VC 的鲜明特点，在算法设计中以二叉树基础理论及稀疏矩阵的缩小储存方式完成网络架构的自动生成及动态性数值模拟，具体做法在另一篇文章中详解。根据数值计算方法結果和试验結果的较为，说明了数学分析模型及求得全过程的准确性和系统软件的可信性。

来源于：中国塑料网

【免责声明】