聚合物模塑成型冷卻過程中溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著流變學(xué)、傳熱學(xué)理論和熱應(yīng)力理論研究的深入，現(xiàn)代優(yōu)化理論的出現(xiàn)，伴隨著計算機(jī)的高速發(fā)展，塑料成型過程中以前無法解決的實際問題和十分復(fù)雜的邊界條件，例如材料的熱物性參數(shù)隨溫度而變化等問題，現(xiàn)在采用數(shù)值解法求解和分析問題。數(shù)值解法可以處理各種復(fù)雜的邊界條件及非線性問題，如塑料成型過程中的熱傳遞、熱應(yīng)力、制品的應(yīng)力分析等。 本文利用高分子材料學(xué)、傳熱學(xué)、流變學(xué)和計算機(jī)圖形學(xué)等基本理論，建立了模塑成型冷卻過程中溫度場和應(yīng)力場的物理和數(shù)

2、學(xué)模型，通過對空間域和時間域的離散化，運(yùn)用有限差分的數(shù)值方法，構(gòu)造出有效的有限差分解，實現(xiàn)成型冷卻過程的動態(tài)仿真分析，從而對聚合物成型冷卻過程的認(rèn)識，從宏觀進(jìn)入微觀、從定性進(jìn)入定量、從靜態(tài)進(jìn)入動態(tài)，為控制制品成型過程獲得最佳的產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)及分析手段?？偨Y(jié)如下： 1．根據(jù)傳熱學(xué)中能量守恒原理，對大平板制件和圓柱制件分別建立直角坐標(biāo)系和柱面坐標(biāo)系，從而分別推導(dǎo)出相應(yīng)的無內(nèi)熱源的一維非穩(wěn)態(tài)熱傳遞控制方程。 2．由于高分子

3、材料的材料物性：聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)λ、密度ρ、比熱 c 有著很高的溫度依賴性，所以材料在其非穩(wěn)態(tài)溫度場中有著變物性的特點。為了引入變物性參數(shù)，我們把它們的溫度依賴性曲線用 n 段直線擬合，獲得 n 段的分段線性函數(shù)。3.使用有限差分的數(shù)值方法求解成型過程中制件溫度場問題。我們采取把求解區(qū)域離散化，采用顯式差分格式，推導(dǎo)出了各內(nèi)節(jié)點在各節(jié)點時刻的溫度方程式(差分方程式)。結(jié)合熱傳遞控制方程，分別建立直角坐標(biāo)系和柱面坐標(biāo)系，計算推導(dǎo)出一維非穩(wěn)