显像管玻壳成形过程中温度场的数值模拟

研究了显像管玻壳成形过程中温度场集成冷却模拟方法,开发了工艺参数和模具冷却结构优化系统.该系统利用有限差分法,在厚度方向上对玻壳采用局部的一维瞬态分析,运用三维边界元方法模拟模具的三维热传导,玻壳和模具通过耦合分析来匹配型腔表面的温度和热流量.研究表明,所提出的集成和耦合数值模型模拟结果与实验结果吻合良好.     

模具温控凝固成形中关键控制参数的选取

提出了一种基于数值模拟的模具温控凝固成形控制参数的选取方法.针对两个较易于控制的关键控制参数进行了研究,对模具预热温度取743、693、673K和冷却控制阈值取753、293、673K等多种工艺条件的成形过程进行了三维非稳态传热模拟,模拟值与实验值的误差在8%以内.结果表明:模具预热温度稍高于材料熔点时有利于减少缩孔缺陷,提高成形质量,同时应结合成形效率和工艺误差合理选取模具预热温度;冷却控制阈值取753K时,全部冷却管道同时开启,材料中上部形成了明显的缩孔;阈值取673K时成形质量较好,此时7组冷却管道依次开启,固液界面基本保持平面形状,凝固速度较快.     

注塑件冷却过程二维瞬态温度场的计算机仿真

分析了矩形截面的长条形注塑制件在模具中的冷却过程,基于理想化假设,建立了二维非稳态传热模型. 考虑了无定形和结晶型聚合物的比热对温度的依赖性,利用分段线性函数拟合聚合物的比热温度曲线. 对空间域和时间域进行离散,采用有限差分数值方法,通过计算机编程求解方程组,开发了基于Visual Basic的可视化仿真软件,动态模拟了各时刻注塑制品在模具中冷却的二维瞬态温度场.     

三维塑料注射成形过程模拟

为实现塑料注射成形的三维数值模拟,基于PG(Petrov-Galerkin)原理的GLS(Galerkin/least-squares)法、PSPG(pressure-stabilizing/Petrov-Galerkin)法分别用于消除熔体的不可压缩与可压缩流动中速度、压力同次插值求解时的数值振荡;SUPG(streamline upwind/Petrov-Galerkin)、GGLS(Galerkin gradient least-squares)法分别用于克服温度场模拟中对流项与材料小热传导系数导致的数值振荡;在保压、冷却过程中,对可压缩熔体层、凝固层进行耦合分析,得到塑料制品在模具内冷却的温度场、变形及热残余应力.对塑料注射成形过程进行了模拟,其中得到的填充结果与Moldflow基本一致,而充模后凝固层分别采用粘弹性模型与弹性模型所得到的翘曲值有较大差异,Moldflow所得到的翘曲结果位于两者之间,表明提出的计算模型具有良好的稳定性与精度.     

轿车发动机罩外板成形毛坯尺寸的数值模拟

基于数值模拟技术,采用动态显式有限元分析软件eta/DYNAFORM,对汽车发动机罩外板的成形过程进行研究,通过建立2组共8种冲压仿真模型,针对方板及剪角板板材模型,分析了板材形状、工艺补充尺寸对发动机罩外板成形的影响,确定了合理的板材尺寸,并得出以下结论:板材形状和尺寸对发动机罩外板的成形有显著影响;当板材形状不合适时,在一定范围内调整尺寸可改善成形结果,但不能解决根本问题;剪角板更适合轿车发动机罩外板的成形,若采用方板则需要较大的板材;采用75°剪角板可获得较好的成形结果.     

压边力对汽车前轮罩板成形性能的影响

为了有效解决实际生产中优化汽车前轮罩板拉深成形工艺的问题,根据左右轮罩板件的结构及性能要求,设计拉深数模及其工艺,在恒定压边力条件下,对轮罩板件拉深成形过程进行数值模拟。通过数值模拟从典型变压边力加载模式中得到一条最优变压边力加载曲线,使拉深件不出现起皱和拉破现象,并且使零件区域厚度分布最均匀。与恒定压边力下的最优结果进行比较得出,U型变压边力加载模式为最佳方案。     

玻壳模具传热过程的建模与仿真

玻壳模具冷却系统的设计直接影响到生产效率和最终成型制品的质量,采用仿真工具辅助模具设计,有利于较好地确定冷却系统结构和工艺条件,提高设计质量.鉴于常规的温度场模拟方法用于玻壳模具计算时会遇到许多困难,文中提出了周期平均稳态温度场的概念,其中模具内部的传热被考虑为周期性稳态三维热传导,玻璃熔体内部的传热当作瞬态一维热传导,模具表面与冷却介质的传热处理为稳态的对流换热.模具区域与制品区域分别采用三维边界元法和一维有限差分法求解,两者通过型腔表面的温度和热流量匹配来耦合.最后,通过与实验测试数据的对比分析验证了所提出模型的正确性.     

K35叉车发动机罩冲压成形数值分析及优化

利用数值模拟技术提取工艺参数,对生产中的K35叉车发动机罩拉深成形过程进行有限元分析,采用正交实验法对工艺参数进行优化设计。最后,从生产工序和成形质量等综合考虑,对模面做局部修改,经过数值模拟后做生产性验证。通过工艺参数优化控制缺陷的产生,此技术可以用来指导机罩模具的设计,减少机罩试模时间。     

轿车座椅座盆拉延成形数值模拟研究与应用

针对某款轿车座椅座盆,应用CAE有限元仿真软件Auto Form,首先分析了零件特征与成形工艺方案,介绍了料片获取与拉延成形主要参数的计算方法,并通过分步拉延成形工具运动过程设置与分段等效拉延筋的应用获得了可以指导后期模具开发的模拟结果;然后根据所建立的仿真模型及模拟结果设计开发了一套拉延模具并做了实冲试验;最后通过所获制件的外观质量辨别与形位公差测量反馈了拉延成形数值模拟的有效性。     

前保险杠托架成形工艺分析及有限元模拟

分析了汽车前保险杠托架的工艺特点,制定了合理工艺方案,采用板料三维成形分析软件PAM-STAMP对其拉深成形工序进行了数值模拟仿真,通过对FLD图和成形结果的分析得到了合理的拉深凹模型面.设计了经济合理的模具结构,制造了汽车前保险杠托架的全套模具,并在校形模中加了限位块,有效控制了成品件与立柱装配的尺寸精度,最终生产出合格产品.该工艺方案极大地提高了材料的利用率和劳动生产率,节约了生产成本和有效提高了模具设计质量及效率.     

GMT压缩模塑过程中模腔内的传热行为

分析压缩模塑法生产GMT制品过程中模腔内的传热行为,对制品内部非稳态传热过程进行实验研究和数学模拟,计算结果与实验结果基本吻合;探索制品冷却速率对其结晶度及弯曲强度的影响,研究了适宜的模温及冷却速率。     

Modeling and simulation of heat transfer for glass bulb mold

Cooling system design in glass bulb pressing operation can greatly affect the productivity and the quality of the final product. The concept of cyclic-averaged steady temperature field is proposed in modeling. Heat transfer in the mold region is considered to be a cyclic-steady, three-dimensional conduction; heat transfer within the glass melt region is treated as a transient, one-dimensional conduction; heat exchange between the cooling system surface and coolant is treated as a steady heat convection. A hybrid model consisting of a three-dimensional boundary element method for the mold region and a finite-difference method with a variable mesh for the melt region is used for numerical simulation. Compared with the experimental data, the numerical model developed here is computationally efficient and sufficiently accurate.     

CSP结晶器内钢液流动及凝固的数值模拟

应用数值模拟方法,建立CSP漏斗型结晶器内钢液流动及凝固传热耦合模型。针对结晶器内铸坯角部受到强冷的特点,对结晶器内热流密度采用修正方程进行计算,分析热流密度修正系数对铸坯凝固坯壳表面温度计算精度的影响。通过比较不同拉坯速率下结晶器内钢液凝固的特点,研究凝固坯壳对结晶器内钢液流动行为的影响。结果表明,采用热流密度修正系数后,铸坯凝固坯壳角部温度的计算值与实际情况更相符;提高拉坯速率可使铸坯凝固坯壳厚度减小;拉坯速率较大时凝固坯壳厚度随铸坯距弯月面距离的增大基本呈线性增长,拉坯速率为3m/min时,凝固坯壳在生长过程中厚度的增长有短暂的停滞现象;凝固坯壳对钢液流动的影响较大,主要是由钢液有效流动区域减少及两相区额外动量阻损造成的。     

电渣重熔结晶器复合传热模型

针对电渣重熔结晶器内钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水体系中的复杂传热过程,根据钢锭和渣皮的热缩性、炉渣和气隙的分布等将结晶器传热现象分为5种模式,基于结晶器轴向温度梯度最大原则划定各传热模式间的界限.综合5种传热模式的传热方式建立关于钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面间复合传热过程的统一数学模型.利用电渣重熔结晶器多点连续测温系统,将测得的温度值作为边界条件,得出电渣重熔系统中钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面的温度和沿径向传递的热流量.利用计算的结果分析该复杂传热体系中5种传热模式径向温度变化的规律.     

动车组轴流冷却风机气动设计与研究

采用一维设计与三维数值模拟分析相结合的方法,对某动车组轴流冷却风机进行气动设计,并分析研究了等环量指数对轴流冷却风机气动性能的影响.根据一维设计的几何参数进行三维建模;再利用NUMECA软件对所设计风机进行深入数值模拟分析及结构优化改进;最后,选取最优方案加工样机并进行性能试验.试验结果表明:该轴流冷却风机的整体气动性能较优,与原设计相比有较大改善,特别是效率提高了近3%,叶轮进、出口流场较原机叶轮也更加稳定.该国产化风机与同类型某进口风机相比性能更优.     

不锈钢板坯连铸结晶器内钢/渣界面行为模拟及卷渣分析

基于湍流模型与多相流模型的耦合,应用液面追踪技术(VOF),实现了对不锈钢板坯连铸结晶器内流体流动及钢/渣界面行为的模拟计算,并用水模拟结果进行了对比验证,在此基础上计算出实际的钢/渣界面特征及界面上钢/渣行为.通过分析水口的侧孔形状、出口倾角、水口浸入深度、结晶器宽度以及拉速对钢/渣界面特征及界面上钢/渣行为影响规律,指出了钢/渣界面行为与卷渣是密切相关的,进而探讨了钢/渣界面及卷渣形成的机理.     

高温散状料强制冷却问题研究

连续式石墨化炉生产的散状料温度可达2 600℃左右,由于高温下实验条件的限制,为研究高温散状料的强制冷却情况,运用Fluent软件对优化后的冷却器进行数值模拟,得到了高温物料冷却过程的温度分布.结果表明,在冷却器入口处温度较高,为保护冷却器,需添加耐高温材料;冷却器出口处物料温度已降到324 K,远低于指标要求,冷却效果显著;两级冷却器的出水温度均满足要求.模拟结果与测试结果比较吻合,该模拟方法适用.对优化后的冷却器效果进行了检验,并为进一步优化提供了参考依据.     

瓦块式迷宫复合冷却结构的三维热-应力耦合场数值模拟

针对燃烧室新型迷宫复合冷却结构,采用三维数值模拟方法研究了该冷却结构单片瓦块的热-应力耦合场,获得其温度场、位移场和应力场的分布规律。研究表明,采用的瓦块热-应力耦合场数值计算方法具有较高的准确性,能接近真实地反映该冷却结构瓦块的热应力情况。计算结果表明,模拟试验环境条件下的迷宫冷却结构强度符合要求,能满足试验的需要,且设计较为合理。     

铸件/铸型边界模型对用于RT的凝固模拟精度影响的研究

在快速模具制造工艺 RT (Rapid Tooling)中 ,采用尺寸凝固模拟技术保证铸件的尺寸精度是 RT工艺中关键的技术环节 ,而凝固分析中铸件 /铸型边界模型的正确与否对尺寸凝固模拟精度有着重要的作用。采用 3种不同的铸件/铸型边界模型对 RT工艺中典型标准件的凝固过程进行数值分析及实验验证 ,分析结果及实验证明在 RT工艺铸件尺寸精度的凝固分析中 ,铸型 /铸件的边界模型采用铸件、铸型均为热变形弹塑性体 ,且采用接触力学中的接触单元法对铸型 /铸件的边界进行分析更符合实际。采用这种铸件 /铸型边界模型对汽车覆盖件模具的凝固过程进行了热力耦合分析 ,数值计算得到的铸件尺寸与实际铸件的尺寸吻合较好 ,证实所采用的铸型 /铸件边界模型是正确的、可行的