[发明专利]一种基于有限元方法的含增材制造随形控温流道的模具温度场和应力场仿真方法

权利要求书

1.一种基于有限元方法的含增材制造随形控温流道的模具温度场和应力场仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用三维建模软件设计模具内部控温流道模型，建立模具整体模型；

2)将步骤1)建立的模具整体模型导入模拟分析软件Abaqus中，设置材料参数，并划分网格；

3)设置材料表面和内部控温流道的接触条件，模拟计算模具使用时整体温度分布，得到温度场数据；

4)将步骤3)得到的温度场数据导入所述模拟分析软件Load模块中，设置成模具加载条件，并修改参数，模拟计算模具使用时模具整体应力分布，得到应力场数据；

5)分析步骤3)得到的温度场数据和步骤4)得到的应力场数据，观察模型是否出现温度超出材料许用温度范围和模型整体是否出现应力集中现象，判断是否需要优化模具内部控温流道模型；

若满足要求，则得到合格的包含控温流道的模具模型；

若不满足要求，则返回步骤1)进一步调整模具内部控温流道模型，重新建立模具整体模型，进行温度场和应力场的联合仿真，对模具进行循环分析和检查直至满足要求，得到合格的包含控温流道的模具模型。

2.根据权利要求1所述基于有限元方法的含增材制造随形控温流道的模具温度场和应力场仿真方法，其特征在于：

步骤1)中，使用三维建模软件依据产品要求和模具的形状及尺寸，确定控温流道的布置方式和控温流道的形状。

3.根据权利要求1或2所述基于有限元方法的含增材制造随形控温流道的模具温度场和应力场仿真方法，其特征在于，步骤2)具体为：

将步骤1)建立的模具整体模型导入模拟分析软件Abaqus中，设置材料参数，设置传热分析步，并划分网格，设置网格输出参数为温度相关数据；其中，所述材料参数包括材料的密度、杨氏模量、泊松比、比热容、导热率和热膨胀系数。

4.根据权利要求3所述基于有限元方法的含增材制造随形控温流道的模具温度场和应力场仿真方法，其特征在于，步骤3)具体为：

3.1)设置材料表面和内部控温流道的接触条件,所述接触条件为表面温度场数据、内部控温流道温度数据和换热系数；

3.2)进行模型温度场模拟前检查，检查设置的材料参数，接触条件，传热分析步以及网格输出参数是否是输出温度场相关数据；

此处检查包括模具使用时的材料性能，分析步设置，网格属性和温度场数据及作用时间的全程序检查优化；

3.3)提交模拟分析软件运算，进行模具仿真，模拟模具表面升温和控温流道冷却时模具整体温度分布，得到温度场数据。

5.根据权利要求4所述基于有限元方法的含增材制造随形控温流道的模具温度场和应力场仿真方法，其特征在于：

3.1)中，表面温度场数据的设置由最高温逐渐衰减再回到最高温度后衰减，以此实现模具在使用时的循环加热冷却过程。

6.根据权利要求5所述基于有限元方法的含增材制造随形控温流道的模具温度场和应力场仿真方法，其特征在于，步骤4)具体为：

4.1)将步骤3)得到的温度场数据导入所述模拟分析软件Load模块中，并将其设置为模具的加载条件，修改运算分析步，调整网格输出参数，设置导出应力场数据；

此处检查包括对温度场数据的导入，应力分析步设置和网格输出参数的全程序检查优化；

4.2)进行产品应力场模拟前检查，检查设置的材料参数、运算分析步以及网格输出参数是否是输出应力场相关数据；

4.3)提交模拟分析软件运算，进行模具仿真，模拟模具表面升温和控温流道冷却时模具整体应力分布，得到应力场数据。

7.根据权利要求6所述基于有限元方法的含增材制造随形控温流道的模具温度场和应力场仿真方法，其特征在于：

步骤4.1)中，记录运算出的温度场数据的时间，在应力分析参数设置时保证时间一致。