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《集成环境下的智能化塑料注射成型CAE 分析》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、第30卷第3期 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版)Vol.30No.32002年 3月 J.HuazhongUniv.ofSci.&Tech.(NatureScienceEdition)Mar.2002集成环境下的智能化塑料注射成型CAE分析周华民 李德群燕立唐 刘来英华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室(青岛海尔模具有限公司)摘要:为了有效地将CAE集成到塑料注射成型计算机辅助设计系统中,建立了基于表面模型的智能化CAE模拟系统.通过引入表面模型取代传统的“中性层”模型,使CAE与CAD的集成成为可能,并突破了原有CAE软件的建模瓶颈.将人工智能和专家系
2、统技术充分应用到CAE分析中,指导用户设计初始方案、评价分析结果并在此基础上进行优化设计,提高了CAE的应用价值和使用效率.通过实例分析验证了智能化、集成化的CAE分析软件的有效性与先进性.关 键 词:塑料注射成型;CAE分析;基于知识系统;集成化中图分类号:TQ320.662 文献标识码:A 文章编号:167124512(2002)0320037203 塑料注射成型CAE技术促进了模具行业的CAE软件的推广和普及;c.由于CAD和CAE软[1]进步.但在注射成型CAE软件的集成过程中,件的模型不统一,二次建模不可避免,设计效率因目前存在的主要问题有:a.如何实现基于产品实此而降低
3、,CAD和CAE的集成也不可能实现.考体/表面模型的CAE分析;b.如何从CAE分析虑到上述的不足,本文引入型腔的表面模型取代的结果出发评价和修改设计.针对上述两个问题,中性层模型,这一创新使得由现行的模具设计本文建立了基于实体/表面模型的智能CAE分析CAD系统产生的型腔模型可以直接应用于CAE系统.软件,突破了原有软件的建模瓶颈,基于型腔实体/表面模型的模拟过程如图1(b)所示.1基于实体/表面模型的流动保压图1(a)从左至右:三维实体/表面模型、中性分析层模型、中性层模型网格划分、模拟结果显示.图 传统的塑料注射成型充填模拟软件都是采用1(b)从左至右:三维实体/表面模型、表面模
4、型网基于“中性层”模型(Middle2Plane)的有限元/有限格划分、模拟结果显示.[2,3]差分方法.所谓中性层是假想的位于模具型注射成型的充填和保压属于非牛顿、非等温、腔和型芯中间的层面,其模拟过程如图1(a)所自由移动边界的流动问题[4,5],一般采用针对两示.基于这种型腔模型的CAE软件在应用中具有个不同阶段进行分别处理的方法,以下尝试对塑料注射成型充填和保压过程进行统一建模.由于注塑制品大多为薄壁件,根据型腔为薄壁这一特征,引入合理的假设与简化,得出如下的控制方程:5ρ555+(ρu)+(ρv)+(ρw)=0,(1)图1 模拟过程示意图5t5x5y5z很大的局限性,主要表现在
5、:a.CAE软件的使用5p/5x-(5/5z)(η5u/5z)=0,(2)人员必须理解中性层的概念,用户直接由产品模5p/5y-(5/5z)(η5v/5z)=0,(3)型构造中性层感到困难;b.独立开发的CAE系ρCP(T)(5T/5t+u5T/5x+v5T/5y)=统造型功能往往很差,依据模腔的CAD模型自动(5/5z)[K(T)(5T/5z)]+22生成中性层模型又十分困难,这极大地妨碍了η[(5u/5z)+(5v/5z)],(4)收稿日期:2001211207.作者简介:周华民(19742),男,博士;武汉,华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室(430074).基金项目
6、:国家自然科学基金资助项目(59975032). 华 中 科 技 大 学 学 报38(自然科学版) 第30卷式中,ρ为密度;x,y为流动平面上的二维坐标;出压力场有限元方程:z为壁厚方向;u,v,w为x,y,z方向的速度.(l)3p-…pA(l)(l)NN∑3G∑EijΔt+另外,在壁厚方向上的边界条件为:lj=1u=v=w=0;T=T3(l)w(z=b处),(l)(l)A(l)S∑DijpN′=-∑3F,(5)j=1l5u5v5T式中,…pN为前一时刻的节点压力;l遍历包含节==0;=0;5z5z5z点的所有三角形单元;i为单元l中对应于总
7、体w=0(z=0处)(6)节点N的局部节点号;j为单元l中对应于总体(l)(l)(l)式中,b为型腔半壁厚;Tw为模壁温度(如图节点N′的局部节点号;G,S…和F均在单(l)2(a)所示).元中心计算;Dij定义如下:(l)Δ(l)Δ(l)Dij=∫(l)[Li(x,y)Lj(x,y)]dA,A(l)(l)A为三角形有限元单元;Li为压力在三角形(l)单元l中的插值函数.Eij定义如下:1/21/41/4(l)Eij=1/41/21
