第三讲 温度场的有限元分析

脸盆模具设计与温度场的有限元分析　

伍晓红，郭宝穗　

辽宁轨道交通职业学院（辽宁沈阳　１１００２３）　

【摘要】塑料注射成型是热塑性塑料最常见的成型方法之一，注射模分别从浇注系统、脱模　

结构、成型零件、排气系统、温控调节系统等方面介绍了盆类塑料件的模具设计方法和要　

点；脸盆在生产过程中，温度很重要，模具型腔中的高温液体聚丙烯冷却凝固后才能开模　

这就要求聚丙烯注射后设置的冷却时间要合理。对脸盆模具进行了温度场分析，在有限　

元分析软件中进行建模，充分考虑钢板和聚丙烯ＰＰ材料的导热系数、比热容等，对整个模　

型进行了瞬态温度场的有限元模拟，得出了温度场分布云图，由所得的注射脸盆的温度场　

分布云图确定高温聚丙烯冷却时间的设置是否合理。　

关键词：注射模；聚丙烯；冷却；温度场；有限元分析　

中图分类号：ＴＱ３２０．６６　文献标识码：Ｂ　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｗａｓｈｂａｓｉｎ　Ｍｏｌｄ　ａｎｄ　Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ，ｐｌａｓｔｉｃ　

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｗａｓｈｂａｓｉｎｓ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｍｅｌｔｉｎｇ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｄｅｍｏｕｌｄｉｎｇ，ｍｏｌｄｉｎｇ　ｐａｎｓ　

ｓｙｓｔｅｍ，ｅｘｈａｕｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　

ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔａｎｃｅ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｗｈｅｎ　ｗａｓｈｂａｓｉｎｓ　ａｒｅ　

ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ　ａｎｄ　ｍｏｌｄ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｏｐｅｎｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍａｌ　ｌｉｑｕｉｄ　ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｃｏａｇｕｌａｔｅｄ．Ｓｏ　

第23卷󰀁第11期2006年11月󰀁󰀁公󰀁路󰀁交󰀁通󰀁科󰀁技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVol󰀁23󰀁No󰀁11󰀁󰀁Nov󰀁2006

文章编号:1002󰀁0268(2006)11󰀁0001󰀁04

收稿日期:2005󰀁06󰀁13基金项目:交通部西部交通建设科技资助项目(200431800004)作者简介:杨学良(1978-),男,天津武清人,工学硕士,工程师,研究方向为路基路面工程󰀁(marchhorse@163󰀁com)沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

杨学良,刘伯莹(中交公路规划设计院,北京󰀁100010)

摘要:利用ANSYS对沥青路面温度场进行模拟,并与结构耦合,计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中,考虑了沥青混和料劲度模量、温缩系数是温度场函数的关系。分析结果表明,沥青路面温度应力分析时应考虑温度场在时间和空间上的变化以及温度场对材料热工参数的影响。关键词:沥青路面;温度场;耦合;温度应力;有限元法中图分类号:U416󰀁01󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A

Coupled󰀁fieldFiniteElementAnalysisofThermal󰀁stressinAsphaltPavement

YANGXue󰀁liang,LIUBo󰀁ying(ChinaHighwayPlanningandDesignInstituteConsultants,Inc󰀁,Beijing󰀁100010,China)

Abstract:Inordertosimulatethetemperaturefieldofasphaltpavement,afiniteelementmodelisbuiltbyusingANSYS󰀁Couplingthetemperaturefieldresultswithasphaltpavementstructure,thermal󰀁stresscanbeanalyzedunderthedailyairtemperaturecondition󰀁Duringthesimulationanalysistheinfluenceoftemperature󰀁dependentmaterialproperties,suchasasphaltmixturestiffnessandcoefficientofthermalexpansion,hasbeentakenintoaccounttomakethesimulationinlinewiththerealsituationasmuchaspossible󰀁Keywords:asphaltpavement;temperaturefield;coupled󰀁field;thermal󰀁stress;finiteelementmethod

第６卷第８期２００６年４』ｊ　ｌ６７ｌ—ｌ８ｌ５（２００６）０８一ＩＩ５４—０３　科学技术与Ｔ程　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．６　Ｎｏ．８　Ａｐｒ．２００６　⑥　２００６　Ｓｃｉ．　Ｆｅｃｈ．Ｅｎｇｎｇ．　制动鼓瞬态温度场有限元分析　袁春静　吴永根　葛振亮　（烟台大学机ｌ乜汽４　程学院，炯俞２６４００５）　摘要利川有限元分析软件ＡＮＳＹＳ　８．１建屯＿广制动鼓的ｉ维有限元模　，刘紧急制动Ｔ　下制动鼓的瞬态温度场进行分析　计算，揭爪　紧急制动Ｔ况下制动鼓内部温度场分布规律，以及制动过程，ｆｌ制动鼓内部温度随时问变化规律，可为进一步研究　制动效能　定以及客车制动器设汁提供参考　，　关键浏鼓式制动器　温度场有限元力‘法　ｌｆＩ图法分类号Ｕ４６３．５Ｉｌ；　丈献标以码Ｂ　汽车制动过程巾，其大多数动能通过制动器的　摩擦转化为热能，这些热能一部分被制动蹄和摩擦　片吸收，大部分（约９５％）则被制动鼓吸收　。摩擦热　导致制动鼓温度升高，产生不均匀的温度场。属于非　稳态传热。由于紧急制动而产生的瞬时高温，造成热　衰退，导致制动性能下降，从而引起交通事故。因而　很有必要研究制动过程中制动鼓温度分布情况。　张立军等ｆ２　用有限元差分法分析叉车紧急制动　时制动鼓温度分布。文献『３］分析了制动鼓在恒定　的温度载荷和机械载荷作用下制动鼓内部温度及　应力分布情况。本文应用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ　８．１对客车中常用的凸轮鼓式制动器巾的制动鼓进　行　维瞬态温度场分析．揭示了紧急制动Ｔ况下制　动鼓温度分布规律。　ｌ制动鼓热传导的数学模型　制动鼓瞬态热传导方程在柱状坐标系下的形　式：　ｐｃ　＝　（　）＋　Ｉ　）＋鲁（　）　（　）　式巾，７Ｔ为物体的瞬态温度，Ｐ为材料的密度．ｋ为材料　２ｏ０５年ｏ０，ｊＯ０¨收到　笫一作者简介：袁春静（１９８０），女（汉族），山东菏泽，炯　大学机　电汽＿＾ｉ　Ｉ　程学院研究牛．　Ｅ—ｎｍｉｌ：ｊｉｎｇｙｕａｎｃｈｕｎ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｌｎ　｝涵｝　作者简介：吴永根（１９５６一），男（朝鲜族），吉林龙井，教授，博　ｆ　后　的热传导系数，　，ｙ，Ｚ分别为　轴、ｙ轴、　轴坐标。　２制动鼓瞬态温度场有限元解析　取１／８实体模型为研究对象．采用温度捅值函数　为二阶的二十节点六面体单元。在对１／８实体模型网　格划分时，为了得到计算精度较高的六面体单元．　对制动鼓内表面先行分割，以便进行扫掠划分　

２０１３　ＮＯ．２　重型机械　・３７・　

转炉炉壳温度场的有限元分析　

朱大勇，马大东，马学东　

（１．鞍山宝得钢铁有限公司，辽宁鞍山１１４０１１；２．鞍山钢铁集团公司，辽宁鞍山１１４００７；　３．辽宁科技大学，辽宁鞍山１１４０５１）　

摘要：为防止转炉炉壳因高温蠕变产生过大变形，利用ＡＮＳＹＳ软件，对国内某炼钢厂的大型　转炉炉役前后期炉壳的温度场进行了分析。分析结果表明：该转炉在炉役前期炉壳的最高温度达到　４３７￣Ｃ，接近炉壳的蠕变温度；炉役后期炉壳的炉身和上炉锥部分的温度均超过炉壳的蠕变温度，将　

会产生蠕变变形。因此，需要对炉壳炉身和上炉锥部分进行强制冷却降低温度，或增加溅渣护炉的溅　渣层厚度来抑制炉壳温度过高。　

关键词：转炉；炉壳；温度场；蠕变　中图分类号：ＴＦ７４８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—１９６Ｘ（２０１３）０２—００３７—０４　

Ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｓｈｅｌｌ　

ＺＨＵ　Ｄａ－ｙｏｎｇ，ＭＡ　Ｄａ—ｄｏｎｇ，ＭＡ　Ｘｕｅ－ｄｏｎｇ　（１．Ａｎｓｈａｎ　Ｂａｏｄｅ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ａｎｓｈａｎ　１１４０１１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ａｎｓｈａｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｎｓｈａｎ　１　１４００７，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ａｎｓｈａｎ　１　１４０５　１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｌａｒｇｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｎｅｒ　ｓｈｅｌｌ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｒｅｅｐ，ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈｅｌｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ－－ｓｃａｌｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｎ　ａ　ｓｔｅｅｌ　ｐｌａｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｄｕｒｉｎｇ　ｉｔｓ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ｉｓ　ａｎ－－　ａｌｙｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ａｎｓｙｓ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｓｈｅｌｌ　ｉｎ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｐｒｏｐｈａｓｅ　ｒｅａｃｈｅｓ　４３７￣Ｃ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｎｅａｒ　ｔｈｅ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｓｈｅｌｌ　ｃｒｅｅｐ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｓｈｅｌｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｅ　ｐａｒｔ　ｉｎ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ａｎａｐｈａｓｅ　ｅｘｃｅｅｄｓ　ｔｈｅ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｓｈｅｌｌ　ｃｒｅｅｐ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｐｒｏ—　ｄｕｃｅ　ｃｒｅｅｐ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｉｓ　ｎｅｅｄｅｄ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｓｈｅｌｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｃｏｎｅ，ｏｒ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｓｌａｇ　ｓｐｌａｓｈｉｎｇ　ｌａｙｅｒ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｓｌａｇ　ｓｐｌａｓｈｉｎｇ　ｔｏ　ｒｅｓｔｒａｉｎ　ｔｈｅ　ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ