基于二次元與遺傳算法的粉末共注射成形充填過程數(shù)值模擬研究.pdf

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

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的三個數(shù)學模型:廣義的Hele-Shaw流動模型、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，并對喂料熔體進行粘度測量。
　　 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，然后用遺傳算法進行粘度模型參數(shù)擬合以及多峰分析，給出Cross-WLF粘度模型取得最優(yōu)值時，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程為Hele-Shaw流動，從連續(xù)介質(zhì)所遵循的守恒方程出發(fā)，根據(jù)實際的充填過程，提出相對合理的假設，簡化該流動模型對應的數(shù)學模型;利用混合有限元/有限差分法求解控制方程，在壓力場的有限元求解中，采用精度

4、高的二次單元(6結(jié)點三角形單元)格式進行求解;對芯/殼層界面厚度方向的分析，采用實驗和數(shù)值擬合的方法確定芯/殼層界面的厚度的位置，并運用改進的控制體積法對芯、殼層喂料前沿進行追蹤。用Matlab進行程序開發(fā)，獲得芯、殼層充模過程中的熔體前沿分布以及溫度場和壓力場的分布情況。最后將模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比分析，發(fā)現(xiàn)在充填初期，模擬的喂料前沿位置與實驗吻合較好，但隨著充填的進行，兩者偏差增大，其原因可能是模擬過程中沒有考慮注射坯的收縮造成的。