移动边界下塑料熔体充填模拟的稳定性方法

作     者：陈路 黄志高 周何乐子 周华民 CHEN Lu;HUANG Zhigao;ZHOU Helezi;ZHOU Huamin

作者机构：华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 国家数字化设计与制造创新中心湖北武汉430075 

出 版 物：《华中科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Huazhong University of Science and Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2023年第51卷第6期

页      面：137-143页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(U20A20288) 佛山市核心技术攻关项目(1920001000677) 

主　　题：塑料成形 移动边界 网格优化 充填模拟 有限元法 

摘      要：针对具有移动边界的塑料复合成形过程模拟中因网格变形而导致的数值稳定性问题,提出了塑料熔体充填模拟的稳定性方法.该方法基于任意拉格朗日欧拉法建立移动边界下充填模拟的控制方程,采用四面体单元中引入中心速度稳定的速度压力耦合计算方案,提升了移动网格下塑料熔体充填模拟的稳定性和精度;进一步针对计算过程中网格变形导致四面体单元反转错误的问题,采用引入反转单元罚函数的线弹性网格优化方法,提升了移动边界下网格变形的稳定性;数值稳定性实验表明该方法在网格极端变形和不同单元纵横比下均能稳定求解.最后采用具有柔性移动边界特征的注射压缩-热压复合成形工艺对该方法进行验证,发现移动边界下塑料熔体流动前沿的模拟误差为3.3%,实现了对此类成形工艺的精确模拟.