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《注塑模保压过程的有限元数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、塑 料2002年 第2期(31卷)注塑模保压过程的有限元数值模拟计算机辅助设计X注塑模保压过程的有限元数值模拟刘春太,郑占明,申长雨,董彬彬(郑州大学工学院橡塑模具国家工程研究中心,郑州 450002)摘要:基于注塑成型保压过程的工程认识,本文利用粘性、可压缩非牛顿流体基本方程得到了注塑模保压过程分析的控制方程,采用数值方法实现了对保压过程的数值模拟,并通过实例说明如何利用数值模拟为优化注塑模成型加工提供科学的理论根据。关键词:注塑成型;保压过程;数值分析中图分类号:TP391.72 文献标识码:A 文章编号:1001-9456(2002)02-0024-03Nume
2、ricalAnalysisofPackingProcessinInjection2moldingLIUChun2tai,ZHENGZhan2ming,SHENChang2yu,DONGBin2bin(NERCofAPPT,ZhengzhouEngineeringUniversity,Zhengzhou450002,China)Abstract:Basedonengineeringknowledgeofpackingprocessininjection2molding,theequationsofgoverningthepackingprocessareobtained
3、usingthebasicequationsofNon2Newtonian,compressible,vis2cousfluid.Numericalmethodsareusedtomodelthisprocessing,andapracticalexampleisusedtoexplainhowtousetheseresultstooptimizetheinjection2molding.Keywords:injection2molding;packingprocess;numericalanalysis 注射成型是一种周期性的加工方式,主要包括31 保压过程的数学
4、模型个主要阶段:(1)充填阶段;(2)保压阶段;(3)冷却阶在保压阶段,考虑塑料熔体的可压缩性,采用与充段。在充填阶段,聚合物熔体在高压的作用下注入冷[1、2]模分析相同的广义的Hele2Shaw流动模型,可以的模具型腔并充满模具。在充填结束后,尽管聚合物得到在三维薄壁型腔内粘性可压缩流体的流动和传热熔体已完全充满型腔,但由于聚合物由熔融态变为固的控制方程,它们在三维空间的表达形式为:-4态时的体积收缩很大(β=10/℃),还需要在喷嘴处5ρ5υx5υy5ρ5ρ+ρ(+)+(υx+υy)=0(1)保持一定的压力以弥补由于温度、压力等变化所引起5t5x5y5x5y的体积
5、收缩,一直到浇口凝固和封断为止,物料进一步5P55υx=(η)(2)被冷却,成型制品脱模。保压阶段对最终制品的影响5x5z5z主要表现在制品的尺寸精度、制品的结构形态(分子取5P55υy=(η)(3)5y5z5z向和结晶度)、各向异性程度等。5T5T5T从流体力学观点来看,保压阶段是可压缩、非牛顿ρCP(+υx+υy)=5t5x5y流体在非等温状态下的非稳态流动和传热过程。本文25P5P5P25TβT(+υx+υy)+ηγÛ+κ2(4)将从粘性可压缩非牛顿流体基本方程出发,基于工程5t5x5y5z背景对控制方程进行合理的简化,利用数值方法实现其中ρ、CP、κ、β分别为
6、密度、比热容、热传导系数和热对保压过程的数值模拟,为优化注塑加工提供合理的膨胀系数,P、T、υƒ、γÛ为压力、温度、速度矢量和剪切科学依据。速率,η为剪切粘度,在保压过程中,粘度模型仍然采X基金项目:国家攀登计划项目和河南省自然科学基金项目(004060300)资助 收稿日期:2001-06-14—24—©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 塑 料注塑模保压过程的有限元数值模拟2002年 第2期(31卷)[3]用修正的Cross粘度模型,5T5T5TρCP(+υx+υy)η
7、0(T)5t5x5yη(γÛ,T)=(5)2η0γÛ1-n=βT5P+ηγÛ2+κ5T(11)(1+3)5t5z2τ其中,n为幂律指数,τ3描述了由牛顿粘度过渡到幂 可以看到引起型腔中温度场变化的主要因素包括律粘度时的剪切应力水平,η0(T)为零剪切粘度。但沿流动平面的热对流、材料的可压缩性、粘性剪切热以在保压阶段,考虑到冷却效应,需考虑较低温度时的流及沿厚度方向的热传导。变学行为,可以采用WLF方程来描述零剪切速率时对于方程(1),考虑到保压阶段,型腔体积已经完的粘度[3],即,全充满,所施加的保压压力趋于静压,沿型腔的压力梯3度变化很小,可以在
