溫度ansys分析

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1、.4汽車內(nèi)飾壓制成型模具溫度場模擬與分析溫度在汽車內(nèi)飾壓制成型過程中是一個極其重要的參數(shù)，無論是模壓料的充模流動階段還是固化階段，都是在一定的溫度下進行的；如果在充模階段溫度控制的不當將直接影響制品的表面質(zhì)量和力學性能，具體的說，若模具溫度過低則會導致模壓料流動性降低，難以充滿模腔，若模具溫度過高則會引起模壓料在模具內(nèi)未完全成型前就開始固化，并且有可能使制品表面的樹脂發(fā)生分解，同樣得不到合格的汽車內(nèi)飾制品；另一個重要方面就是在壓制的過程中要盡量保持模具溫度的均勻分布，如果溫度分布不均勻就會導致模壓料局部提前固化，還會使制品

2、固化度不均勻甚至發(fā)生局部樹脂分解，同時也會使得制品脫模后產(chǎn)生較大的翹曲變形。因此有必要對模具的加熱過程及其溫度場進行模擬，根據(jù)分析結(jié)果對模具的加熱設(shè)計進行優(yōu)化。在世界計算機輔助工程領(lǐng)域中有許多CAE軟件都具有熱分析的功能，我們以目前使用最為廣泛的大型通用有限元軟件ANSYS來分析汽車頂篷內(nèi)飾壓制成型模具的加熱過程及其溫度場分布。4．1ANSYS有限元分析軟件4．1．1ANSYS簡介ANSYS是一種應(yīng)用廣泛的大型通用有限元軟件，具有完備的預處理器和后處理器(又稱前處理模塊和后處理模塊)。目前已廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、石油化工、航空

3、航天、機械制造、能源、汽車交通、國防、軍工、電子、土木工程、造船、輕工、日用家電等工業(yè)及科學研究中.ANSYS軟件含有多種分析能力。包括簡單線性靜態(tài)分析和復雜非線性動態(tài)分析?？捎脕砬蠼饨Y(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。它包含了前處理器、求解器及后處理器和優(yōu)化等模塊，將有限元分析、計算機圖形學和優(yōu)化技術(shù)相組合，已成為解決現(xiàn)代工程學問題必不可少的有力工具。4．1．2ANSYS熱分析模塊ANSYS在處理熱分析問題方面具有強大的功能，其不但具有快速的網(wǎng)格劃分能力和強大的結(jié)果后處理功能，而且還具有非常友好的人機交互界面。在ANS

4、YS軟件中有五個模塊可以進行熱分析，如圖4．1所示，包括：ANSYS／Multiphysics、ANSYS／Mechanical、ANSYS／Thermal、ANSYS／Flotran和ANSYS／ED。ANSYS提供兩類熱分析類型，即穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱分析。穩(wěn)態(tài)傳熱，即系統(tǒng)的溫度場不隨時間變化。如果系統(tǒng)的凈熱流率為0，即流入系統(tǒng)的熱量加上系統(tǒng)自身產(chǎn)生的熱量等于流出系統(tǒng)的熱量：qax+q生成一q漉出=o，則系統(tǒng)處于熱穩(wěn)態(tài)。在穩(wěn)態(tài)熱分析中任一節(jié)點的溫度不隨時間變化。穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程為-..圖4.1ANSYS的五個熱分

5、析模塊[K]{T}={Q}式中[K]----傳導矩陣，包含導熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{T}---節(jié)點溫度向量；{Q}----節(jié)點熱流率向量，包含熱生成；ANSYS利用模型幾何參數(shù)、材料熱性能參數(shù)以及所施加的邊界條件，生成[K]{T}以及{Q}瞬態(tài)傳熱，即系統(tǒng)的溫度場隨時間明顯變化。瞬態(tài)傳熱過程是指一個系統(tǒng)的加熱或冷卻過程。在這個過程中系統(tǒng)的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能隨時間都有明顯變化。根據(jù)能量守恒原理，瞬態(tài)分析的熱平衡方程可以表達為(以矩陣形式表示)：[C]{}+[K]{T}={Q}式中[K]----

6、傳導矩陣，包含導熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{T}---節(jié)點溫度向量；[C]---—比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加；{Q}----節(jié)點熱流率向量，包含熱生成；{}--、溫度對時間的導數(shù)；根據(jù)以上對ANSYS中兩類熱分析類型的說明可以看出，汽車內(nèi)飾件壓制成型的模具加熱過程屬于瞬態(tài)傳熱問題，即模具的溫度場隨著時間的變化而變化。4．1．3ANSYS瞬態(tài)熱分析的操作步驟-..瞬態(tài)熱分析同結(jié)構(gòu)分析等其他類型的分析一樣，可以分為三個步驟：建模、加載求解和后處理。由于本文分析的汽車頂篷內(nèi)飾壓制模具有不規(guī)則曲面，因此選擇在三維設(shè)計軟

7、件Pro／E建立頂篷的實體模型，并利用Pro／E的模具模塊得到汽車頂篷內(nèi)飾的壓制成型模具；其他操作均在ANSYS／Multiphysics中進行。4．2汽車內(nèi)飾壓制成型模具加熱過程溫度場模擬以某型號汽車頂篷內(nèi)飾成型為例，對頂篷內(nèi)飾壓制成型模具的加熱過程進行瞬態(tài)模擬，獲得模具在加熱到一定時間后的模具溫度場分布及模具達到理論控制溫度時的溫度場分布。由于片狀模塑料的配方較多，且不同配方的模壓料在壓制成型汽車內(nèi)飾件時所需的成型溫度有較大差異，因此在這里設(shè)定頂篷內(nèi)飾件壓制成型模具的理論控制溫度為180～200℃，以此來探討采用不同配

8、方模壓料成型的同種內(nèi)飾件或成型不同內(nèi)飾件時，壓制成型模具加熱過程溫度場的模擬。4．2．1模具加熱過程中的熱傳遞方式根據(jù)傳熱學的基本知識可知，汽車頂篷內(nèi)飾壓制成型模具在加熱過程有三種熱傳遞方式：熱傳導、熱對流和熱輻射[33,38]。熱傳導可以定義為完全接觸的兩個物體之間或一個物體的不同部分之間由于溫度梯度