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聚合物模塑成型冷却过程中温度场和应力场的数值模拟

专 业: 材料加工工程
关键词: 聚合物模塑制品 数值模拟 变物性 有限差分 温度场 应力场
分类号: TQ311
形 态: 共 67 页 约 43,885 个字 约 2.099 M内容
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内容摘要


随着流变学、传热学理论和热应力理论研究的深入,现代优化理论的出现,伴随着计算机的高速发展,塑料成型过程中以前无法解决的实际问题和十分复杂的边界条件,例如材料的热物性参数随温度而变化等问题,现在采用数值解法求解和分析问题。

数值解法可以处理各种复杂的边界条件及非线性问题,如塑料成型过程中的热传递、热应力、制品的应力分析等。

本文利用高分子材料学、传热学、流变学和计算机图形学等基本理论,建立了模塑成型冷却过程中温度场和应力场的物理和数学模型,通过对空间域和时间域的离散化,运用有限差分的数值方法,构造出有效的有限差分解,实现成型冷却过程的动态仿真分析,从而对聚合物成型冷却过程的认识,从宏观进入微观、从定性进入定量、从静态进入动态,为控制制品成型过程获得最佳的产品提供科学依据及分析手段。

总结如下:1.根据传热学中能量守恒原理,对大平板制件和圆柱制件分别建立直角坐标系和柱面坐标系,从而分别推导出相应的无内热源的一维非稳态热传递控制方程。

2.由于高分子材料的材料物性:

聚合物的导热系数λ、密度ρ、比热 c 有着很高的温度依赖性,所以材料在其非稳态温度场中有着变物性的特点。

为了引入变物性参数,我们把它们的温度依赖性曲线用 n 段直线拟合,获得 n 段的分段线性函数。

3.使用有限差分的数值方法求解成型过程中制件温度场问题。

我们采取把求解区域离散化,采用显式差分格式,推导出了各内节点在各节点时刻的温度方程式差分方程式。

结合热传递控制方程,分别建立直角坐标系和柱面坐标系,计算推导出一维非稳态传热内节点的温度方程式,并且为了保证求解过程收敛,给出了有限差分解的稳定性条件。

4.对四种聚合物模塑成型注射、吹塑、热成型、旋转塑模冷却过程进行深入分析,建立了相应的物理模型和数学模型,使用Visual Basic语言编写出各自温度场的可视化程序。

5. 对注塑成型冷却过程中的应力场分布进行深入分析,采用单轴拉伸线弹性模型处理,结合对温度场的计算,明确直观的模拟了聚合物冷却过程应力场的分布..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 前言
第二章 温度场数理模型的分析及数值求解
第三章 聚合物模塑成型冷却过程中温度场的数值模拟
第四章 聚合物注塑成型冷却过程中残余热应力场的数值模拟
第五章 全文总结
参考文献

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中图分类: > TQ311 > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业(高聚物工业) > 基础理论

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