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(chǎng)模擬與分析溫度在汽車內(nèi)飾壓制成型過程中是一個(gè)極其重要的參數(shù)，無論是模壓料的充模流動(dòng)階段還是固化階段，都是在一定的溫度下進(jìn)行的；如果在充模階段溫度控制的不當(dāng)將直接影響制品的表面質(zhì)量和力學(xué)性能，具體的說，若模具溫度過低則會(huì)導(dǎo)致模壓料流動(dòng)性降低，難以充滿模腔，若模具溫度過高則會(huì)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(gè)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(huì)導(dǎo)致模壓料局部提前固化，還會(huì)使制品

2、固化度不均勻甚至發(fā)生局部樹脂分解，同時(shí)也會(huì)使得制品脫模后產(chǎn)生較大的翹曲變形。因此有必要對(duì)模具的加熱過程及其溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)模具的加熱設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。在世界計(jì)算機(jī)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(chǎng)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(yù)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(jī)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(xué)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(fù)雜非線性動(dòng)態(tài)分析?？捎脕砬蠼饨Y(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)和優(yōu)化技術(shù)相組合，已成為解決現(xiàn)代工程學(xué)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(qiáng)大的功能，其不但具有快速的網(wǎng)格劃分能力和強(qiáng)大的結(jié)果后處理功能，而且還具有非常友好的人機(jī)交互界面。在ANS

4、YS軟件中有五個(gè)模塊可以進(jìn)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(chǎng)不隨時(shí)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(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化。穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程為-..圖4.1ANSYS的五個(gè)熱分

5、析模塊[K]{T}={Q}式中[K]----傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{T}---節(jié)點(diǎn)溫度向量；{Q}----節(jié)點(diǎn)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(chǎng)隨時(shí)間明顯變化。瞬態(tài)傳熱過程是指一個(gè)系統(tǒng)的加熱或冷卻過程。在這個(gè)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(shí)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(dá)為(以矩陣形式表示)：[C]{}+[K]{T}={Q}式中[K]----

6、傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{T}---節(jié)點(diǎn)溫度向量；[C]---—比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加；{Q}----節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成；{}--、溫度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；根據(jù)以上對(duì)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(chǎng)隨著時(shí)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(gè)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(jì)軟

7、件Pro／E建立頂篷的實(shí)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(jìn)行。4．2汽車內(nèi)飾壓制成型模具加熱過程溫度場(chǎng)模擬以某型號(hào)汽車頂篷內(nèi)飾成型為例，對(duì)頂篷內(nèi)飾壓制成型模具的加熱過程進(jìn)行瞬態(tài)模擬，獲得模具在加熱到一定時(shí)間后的模具溫度場(chǎng)分布及模具達(dá)到理論控制溫度時(shí)的溫度場(chǎng)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(shí)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(shí)，壓制成型模具加熱過程溫度場(chǎng)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(xué)的基本知識(shí)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(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射[33,38]。熱傳導(dǎo)可以定義為完全接觸的兩個(gè)物體之間或一個(gè)物體的不同部分之間由于溫度梯度