在注塑加工数值模拟过程中,模腔的表面温度直接影响塑料熔体的流动和固化过程,所以模腔表面温度的计算对注塑数值模拟的结果起着极为重要的作用。最为理想的方法,就是能够直接算出模腔表面的瞬态温度分布,从而使用此瞬态温度场作为边界条件进行数值模拟。 然而,由于模具冷却分析计算非常耗时,给出模腔表面的瞬时温度分布极其困难。为了解决这个难题,目前广泛采用稳态分析,即计算模腔表面的平均温度,然后,直接使用这个平均温度来作为边界条件进行流动和保压分析。但是,采用模腔表面平均温度边界条件对传热分析会造成一定的误差,当对模具的精度要求不高时,误差是可以接受的。对于精密注塑件,或者制件很薄,这种误差则会对数值分析产生影响。 因此本文在前人工作的基础上,应用一维有限元方法进行注塑成型过程中温度场的计算机模拟,推导了一维非稳态热传导方程的有限元计算公式,同时使用VC++语言编写了一维非稳态温度场的计算程序。主要内容包括: (1)深入分析了注塑模模具的温度状态、模具温度控制及其对塑件成型过程的影响,同时还详细说明了注塑模充填流动、保压、冷却过程的机理。 (2)从控制方程即偏微分方程出发,推导出一维非稳态热传导方程的有限元计算公式。并最终得出型腔表面温度场的数值解和以此作为边界条件下的聚合物熔体温度。 (3)具体分析了使用型腔表面平均温度作为边界条件进行CAE冷却分析计算所带来的误差。提出一种用平均温度构造近似的瞬态温度场方法以提高注塑数值模拟的计算精度。