基于二次元與遺傳算法的粉末共注射成形充填過(guò)程數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文采用混合有限元/有限差分法對(duì)粉末共注射成形充填過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。采用高精度的二次單元格式進(jìn)行壓力場(chǎng)求解，采用遺傳算法對(duì)Cross-WLF粘度模型進(jìn)行研究，并對(duì)該模型進(jìn)行多峰分析，通過(guò)對(duì)芯/殼層界面厚度方向的分析提出實(shí)驗(yàn)和數(shù)值擬合相結(jié)合的方法確定芯/殼層界面的厚度位置，并運(yùn)用改進(jìn)的控制體積法對(duì)芯、殼層喂料前沿進(jìn)行追蹤。
　　 本文共五章。第一章為緒論，主要介紹粉末共注射成形技術(shù)概況、注射成形充模流動(dòng)計(jì)算機(jī)模擬研究

2、的意義以及粉末注射成形數(shù)值求解的研究現(xiàn)狀等。
　　 第二章首先介紹描述粉末注射充模流動(dòng)的三個(gè)數(shù)學(xué)模型:廣義的Hele-Shaw流動(dòng)模型、兩相流模型和顆粒模型，然后介紹喂料熔體充填的三個(gè)粘度模型:冪律模型、Cross-Arrhenius五參數(shù)粘度模型和Cross-WLF七參數(shù)粘度模型，并對(duì)喂料熔體進(jìn)行粘度測(cè)量。
　　 第三章和第四章介紹本文的主要結(jié)果。第三章首先介紹遺傳算法的基本原理和數(shù)學(xué)模型，討論采用遺傳算法研究Cros

3、s-WLF七參數(shù)粘度模型的優(yōu)點(diǎn)，然后用遺傳算法進(jìn)行粘度模型參數(shù)擬合以及多峰分析，給出Cross-WLF粘度模型取得最優(yōu)值時(shí)，參數(shù)的不同分布空間。研究結(jié)果顯示采用遺傳算法擬合精度明顯優(yōu)于其它算法。
　　 第四章視粉末共注射成形充填過(guò)程為Hele-Shaw流動(dòng)，從連續(xù)介質(zhì)所遵循的守恒方程出發(fā)，根據(jù)實(shí)際的充填過(guò)程，提出相對(duì)合理的假設(shè)，簡(jiǎn)化該流動(dòng)模型對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;利用混合有限元/有限差分法求解控制方程，在壓力場(chǎng)的有限元求解中，采用精度

4、高的二次單元(6結(jié)點(diǎn)三角形單元)格式進(jìn)行求解;對(duì)芯/殼層界面厚度方向的分析，采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值擬合的方法確定芯/殼層界面的厚度的位置，并運(yùn)用改進(jìn)的控制體積法對(duì)芯、殼層喂料前沿進(jìn)行追蹤。用Matlab進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)，獲得芯、殼層充模過(guò)程中的熔體前沿分布以及溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的分布情況。最后將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在充填初期，模擬的喂料前沿位置與實(shí)驗(yàn)吻合較好，但隨著充填的進(jìn)行，兩者偏差增大，其原因可能是模擬過(guò)程中沒(méi)有考慮注射坯的收縮造成的。