集成环境下的智能化塑料注射成型CAE分析

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软件的建瓶颈。将人工智能和专家系统技术充分应用到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分析软件的有效性和先进性。     

移动边界下塑料熔体充填模拟的稳定性方法

针对具有移动边界的塑料复合成形过程模拟中因网格变形而导致的数值稳定性问题,提出了塑料熔体充填模拟的稳定性方法．该方法基于任意拉格朗日欧拉法建立移动边界下充填模拟的控制方程,采用四面体单元中引入中心速度稳定的速度压力耦合计算方案,提升了移动网格下塑料熔体充填模拟的稳定性和精度;进一步针对计算过程中网格变形导致四面体单元反转错误的问题,采用引入反转单元罚函数的线弹性网格优化方法,提升了移动边界下网格变形的稳定性;数值稳定性实验表明该方法在网格极端变形和不同单元纵横比下均能稳定求解．最后采用具有柔性移动边界特征的注射压缩-热压复合成形工艺对该方法进行验证,发现移动边界下塑料熔体流动前沿的模拟误差为3.3%,实现了对此类成形工艺的精确模拟．     

玻壳成型过程诱导残余应力的数值预测

建立了玻壳压制成型固化过程中残余应力预测的数值模拟模型,采用平行平板间玻璃熔体的固化问题来描述成型过程中残余应力形成的机理,并假定材料为热流变简单粘弹性材料．基于板壳理论,将产品视为平板单元的组合,并采用有限元法来求解,这种方法可以象全三维计算一样一层层地计算残余应力,非常适合复杂形状的薄压制成型产品．最后通过实验比较验证了所提出的模型和方法．     

注射成型残余应力的数值模拟

对注射成型过程中的残余应力进行了研究.针对注射成型的特点,采用线性粘弹性模型计算了注射成型过程中温度和压力引起的残余应力,充分考虑了保压压力和应力松弛对残余应力的影响,数值实现中采用了在时间上有限差分的计算方法.通过模拟计算平板形状制品残余应力在壁厚方向和流动方向上的分布及其在成型中的变化过程,深入讨论了注射成型过程中残余应力的形成机理和演变情况.实验证明了所提出的残余应力模型和计算方法的正确性与合理性.通过预测和优化注射成型中的残余应力,可以提高制品最终形状的尺寸稳定性和力学性能,对实际生产有一定的指导意义.     

基于表面模型的注射成型充填模拟

充填模拟的计算机软件在预测复杂薄壁型腔的流动行为方面已经比较准确.现行的数值方法主要采用基于中性层的有限元/有限差分/控制体积法,但中性层模型的引入使得模拟软件在应用中具有极大的局限性.采用表面模型取代中性层模型,通过附加在壁厚方向上的边界条件来保证同一截面上对应表面的协调流动.最后应用实例论证了此表面模型能够处理由流行CAD系统生成的复杂型腔模型.     

NUMERICAL PREDICTION OF PROCESS-INDUCED RESIDUAL STRESSES IN GLASS BULB PANEL

A numerical simulation model for predicting residual stresses which arise during the solidification process of pressed glass bulb panel was developed. The solidification of a molten layer of glass between cooled parallel plates was used to model the mechanics of the buildup of residual stresses in the forming process. A thermorheologically simple thermoviscoelastic model was assumed for the material. The finite element method employed was based on the theory of shells as an assembly of flat elements. This approach calculates residual stresses layer by layer like a truly three-dimensional calculation, which is well suited for thin pressed products of complex shape. An experimental comparison was employed to verify the proposed models and methods.     

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.     

基于哈希表的STL面片冗余顶点快速滤除算法

为了滤除STL面片数据中的冗余顶点,提出了基于哈希表的快速算法,使用链地址法处理冲突,根据顶点坐标设计高效哈希函数,直接滤除冗余顶点,从而提高运行效率,节省存储空间,经测试验证,该算法效率远远高于三轴分块排序算法,本算法已经成功应用于华塑CAE系统,也适用于其他各种以STL为数据交换格式的系统。     

玻壳模具冷却腔内流动传热的数值模拟

给出了玻壳模具冷却腔的流动换热模型及模具冷却腔内表面传热系数的计算方法,采用雷诺时均方程法和可实现是k-ε湍流模型对凸模冷却腔中冷却水的流动和传热进行数值模拟,近壁区域的处理采用壁面函数法．以此为基础,可以计算出冷却水的速度场、换热系数场等的分布,为玻壳模具温度场的数值分析提供了必需的边界条件．     

智能全电动注射机控制系统设计与实现

提出将全电动伺服控制与智能工艺优化技术结合应用于注射机的成型过程控制,设计智能全电动注射机控制系统,对硬件及软件系统分模块进行系统构架,利用初始工艺参数生成与模糊推理优化技术实现智能优化.在Linux操作系统环境下,利用C++面向对象程序设计语言,基于华中数控HNC-8开放式数控平台开发了主控制程序,并将开发的控制系统与样机机械部分集成联调.以实际产品为案例进行注塑生产的试验验证,结果表明:该系统各部分运动准确、响应快速,开发的智能系统可缩短产品生产周期,提高产品质量.