注塑成型过程中的接触热阻反演研究

论文摘要

在注塑成型领域,从成型过程中的各个工艺参数来控制产品的最终质量已经成为一种十分重要的手段。在注塑成型中,冷却过程对产品的质量、成本、周期起着至关重要的作用。温度是注塑成型工艺中最重要的参数之一,不合理的温度参数会影响塑件的成型周期和制品品质。在以往进行传热分析时,人们往往认为模具和制品之间是完全接触的。然而,这与实际情况是不相符合的,忽略模具和制品之间的不完全接触现象可能将导致传热分析存在一定的误差。由于模具与制品之间的接触热阻很难直接测量得到,论文将反问题与数值模拟技术相结合,建立注塑冷却过程接触热阻的反演数学模型,并采用Bregman正则化方法求解。数值算例表明,反演得到的接触热阻误差较小,与真实值基本吻合,本文所研究的方法为确定注塑成型过程的接触热阻提供了一种可行的计算方法。论文主要内容安排如下:第一章为绪论。简要介绍了选题的工作背景和意义,概述了CAE技术发展及其商业化应用软件的现状,并对反问题的一般概念进行介绍,归纳和总结了反问题的主要求解方法,最后介绍了本文的主要工作。第二章首先介绍了传热学在注塑成型领域的发展,将数值模拟技术应用到注塑成型的传热领域,建立了冷却过程的数学模型,并给出了定解条件。最后简单的介绍了求解冷却过程温度场的有限元的方法。第三章分析了冷却过程中影响温度变化的因素,明确界定了本文所要解决的问题,并提出并建立了注塑冷却过程接触热阻的反演数学模型。第四章提出求解接触热阻反问题求解的Bregman正则化方法。为了消除反问题的不适定性,采用Bregman正则化方法修正模型。以不同形式的D-函数作为正则化泛函时,对应于选取在不同距离意义上与正则解最接近的那一个解,并引入同伦方法,以增大求解的收敛范围。最后给出了注塑冷却过程接触热阻反演的求解算法和数值算例。第五章是对全文的总结,并提出了几个可以参考本文内容进一步展开的工作方向。本文研究工作得到国家自然科学基金重大项目（10590354）和国家自然科学基金项目（10572031）的资助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 塑料成型CAE技术及其发展概况
• 1.2.1 塑料成型CAE技术
• 1.2.2 塑料成型CAE技术发展概况
• 1.2.3 塑料成型CAE的商业化软件
• 1.3 反问题及其求解方法
• 1.3.1 反问题概述
• 1.3.2 反问题的求解方法
• 1.4 本文的主要工作
• 2 注塑成型中传热学的应用
• 2.1 温度场模拟的发展
• 2.2 注塑冷却过程的数值模拟
• 2.2.1 冷却过程的基本方程
• 2.2.2 冷却过程热传导方程的推导
• 2.2.3 热传导方程的定解条件
• 2.3 注塑冷却过程模拟的应用
• 2.3.1 冷却阶段的控制方程和定解条件
• 2.4 冷却过程温度场求解的有限元方法
• 3 冷却过程接触热阻的反问题模型
• 3.1 影响注塑冷却温度的因素
• 3.2 冷却过程热阻力的影响
• 3.3 反问题模型的建立
• 4 求解冷却过程反问题的Bregman正则化方法
• 4.1 D-函数
• 4.2 Bregman正则化方法
• 4.2.1 正则化泛函的意义
• 4.2.2 Bregman正则化方法模型
• 4.3 正则化参数的确定
• 4.3.1 正则化参数
• 4.3.2 同伦方法
• 4.4 算法实现
• 4.5 数值算例
• 4.5.1 数值算例1
• 4.5.2 数值算例2
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢