当边界条件可以准确描述注射成型充填过程。运用有限元/有限差分混合数值方法得到塑件在不同时间段压力场、温度场等的变化情况,从而模拟出实际生产情况。三维薄壁型腔充填分析的控制方程如下。Р连续性方程:Р (2-5)РX方向上的动量方程:Р (2-6)Рy 方向上的动量方程:Р (2-7)Р能量守恒方程:Р (2-8)Р (2-9)Р式中, b 为型腔半厚,u、v 分别是 x 、y 方向的平均速度;ρ、Cp、k、t 分别为密度、比热容、热导率、时间,P、T 分别为熔体的压力和温度;η、V分别表示黏度和剪切速率。Р2.4 冷却过程控制方程Р从实质上说,冷却阶段是恒定模腔体积、恒定制品重量下的冷却收缩与压力自然释放过程。对冷却阶段型腔压力和温度变化的研究是获得最佳成型加工参数和优质制品的重要途径,同时也为模具的设计提供重要的技术数据和理论依据,具有现实的指导意义。由于模腔内物料的温度、压力、比容的变化服从状态方程(即P一V一T关系),在模壁的冷却作用下,沿模腔厚度方向(y方向)上存在着固化层和非固化层,同时考虑了压力对物料玻璃化温度的影响。基于这两方面的原因,采用了Tait状态方程,并作如下假定:Р(1)冷却过程为沿厚度方向的一维非稳态传热,且导温系数为常数。Р(2)模壁温度保持不变。Р(3)模腔不发生变形,其体积恒定不变,且物料紧贴模壁。Р(4)沿厚度方向上同一高度的料层的压力、温度相等。Р(5)模腔内制品不出现缩孔、气孔等缺陷。Р因此,冷却阶段模腔内物料的压力和温度变化历程可由如下方程进行描述,模腔内物料沿厚度方向的温度变化控制方程为:РδT/δt=α(δ2u/δy2) (2-10)Р初始条件:t=0,T=T0Р边界条件: y=士b,T=Tw;y=0,δT/δy =0Р式中,α为聚合物材料的导热系数(m/s2)。Р模腔内物料的压力一比容一温度(P一V一T)关系的Tait状态方程为:
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