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《郑州大学》 2005年
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注塑冷却数值分析方法的研究与应用

石宪章  
【摘要】:注塑冷却分析CAE技术在模具制造业越来越受到重视,应用越来越广泛,但它的工程实用性仍然有限,主要受两方面因素的制约:一是分析规模,二是计算速度。由于目前冷却分析模型多为三维稳态边界元模型,采用的算法是耦合迭代算法,即联立求解模具温度场边界积分方程组和塑件一维热传导有限差分方程组,因为边界元方程组的系数矩阵为满阵,规模较大时,耦合迭代算法极易发散,另外耦合迭代算法花费大量时间计算中间结果,且难以对算法采取优化措施,因此计算效率低,这两个因素严重制约了冷却分析的工程实用性。针对这两个问题,本文对上述分析模型和算法进行了较大的改进,改进后的模型在计算规模和速度方面都有较大的突破,原来规模大难以计算的模型现在都能顺利进行分析计算,采用快速算法时,计算时间仅为原方法的十分之一左右,有效提高了冷却分析CAE的分析能力和工程实用性。主要工作包括: 1、推导了第一类非对称边界条件下平板塑件一维瞬态热传导方程解析解,进一步将模具型腔表面热流处理为模具型腔表面温度的线性关系表达式,再将这一线性关系引入冷却分析边界元方程组,形成了新的边界元迭代模型,它只用迭代计算边界元方程组,取代原来的边界元方程组与塑件导热有限差分方程组耦合迭代的模型,提高了计算效率,扩展了计算的规模。且新的模型将模具外表面当作有限大非绝热球面处理,取代原来的当作无限大绝热球面的处理方法,由于考虑了模具外表面的传热,新的模型较原模型更接近于实际。 2、在管网分析中,应用《图论》知识,提出一种管网基本圈优化的方法,应用该方法可以找出管网中包含的一组最小基本圈,有利于提高管网分析中冷却剂流量分配计算的精度。 3、对于管道单元的积分,本文推导并应用了冷却管道高阶椭圆积分计算公式,在此基础上,进一步采用降维处理的方法,将二维管道单元简化为一维线单元,简化了计算,达到了提高计算速度、缩短计算时间的目的。 4、应用最小二乘原理优化松弛因子,在计算过程中动态调整松弛因子的大小,使得每一步迭代以较快的速度趋近于真解,提高计算速度。 5、基于注塑冷却边界元矩阵方程组系数矩阵为满阵的特点,采用单元虚拟合并的方法,将原模型由一个大型矩阵分解为一个小型的合并矩阵和数个小型的分解矩阵,大量缩短了计算时间,该方法同时减少了内外存之间数据交换的次数,在提高计算速度,缩短计算时间上效果显著。 6、针对模内复膜这一新的成型技术,本文利用注塑冷却分析将模具型腔表面离散为平面三角单元的特点,将薄膜和塑件视为两层具有良好接触的平板,
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ320

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李熹平;快速热循环注塑模具及工艺关键技术研究[D];山东大学;2010年
2 刘继涛;快速热循环注塑成型过程数值模拟方法研究[D];山东大学;2011年
3 焦志伟;内循环二板式精密注塑机关键技术的研究[D];北京化工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 马明兴;快速热循环注塑模具设计方法与优化研究[D];山东大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 谢鹏程;杨卫民;丁玉梅;;塑料齿轮精密注射成型CAE模拟及可视化实验研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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1 石宪章;申长雨;赵振峰;;注塑冷却分析BEM模型中积分项的计算[J];化工学报;2008年01期
2 傅建钢;傅晓锦;;注塑模温度场的数值研究[J];轻工机械;2008年05期
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4 滕斌;孙亮;;海上结构物周围波高的数值模拟[A];2005年度海洋工程学术会议论文集[C];2005年
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7 徐中;崔健超;殷复振;;陶瓷绝热防腐涂层的温度场数值模拟[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
8 徐中;崔健超;殷复振;;陶瓷绝热防腐涂层的温度场数值模拟[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
9 王铁良;张建鑫;曹渊;;地下爆炸气体输运的一种双孔隙度数学模型[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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9 记者  陈超;日开发出新型热传导复合材料[N];科技日报;2006年
10 向杰 实习生:孙馨;在计算机上模拟大气和海洋运动[N];科技日报;2005年
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1 石宪章;注塑冷却数值分析方法的研究与应用[D];郑州大学;2005年
2 孙喜新;济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
3 严春吉;液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D];大连海事大学;2005年
4 何志伟;复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2005年
5 郭永红;超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究[D];华北电力大学(北京);2006年
6 胡国权;淮河试验时期的能量与水份循环研究[D];中国气象科学研究院;2001年
7 吴一红;管阵流体弹性不稳定性研究及流体诱发振动数值模拟[D];清华大学;1991年
8 陈黎明;电弧加热发动机的设计与研究[D];清华大学;2002年
9 肖金花;波纹管传热强化及其轴向承载能力研究[D];北京化工大学;2006年
10 周素云;激光等离子体中有着自生磁场的密度通道的分析研究[D];南昌大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王海涛;快速多极边界元法在二维弹性力学中的应用[D];清华大学;2002年
2 黄强;注塑件翘曲变形的数值模拟及变形补偿研究[D];大连理工大学;2008年
3 郭旭卓;薄板激光焊接数值模拟[D];长春理工大学;2009年
4 刘永志;温度场的有限元数值模拟及其在塑件和模具冷却分析中的应用[D];郑州大学;2003年
5 刘志伟;地震波方程时间域边界元法数值模拟[D];吉林大学;2004年
6 陈静;输气站场区域性阴极保护数值模拟及阳极位置优化研究[D];西南石油大学;2009年
7 宋丽莉;熔融沉积制造成型过程的数值模拟[D];北京化工大学;2005年
8 刘颖;复杂海洋结构物防腐研究[D];大连理工大学;2005年
9 张晨利;边界元法中几乎奇异积分的正则化算法及其在弹性薄壁结构中的应用[D];合肥工业大学;2001年
10 谢昌林;机械结构振动噪声的仿真[D];西北工业大学;2004年
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