Page 77 - 化学分析与检测技术

第三章 材料模拟技术的应用

征无法有效提取时序信息，而时序特征是注射机械物理特性的重要组成。许多过
程变量存在非常强的耦合关系，现有的监控无法描述变量间的动态相关性，而注
塑件的微观组织是决定其产品性能的关键，因此，除了注塑件的宏观质量监控外，
还需有效的手段对注塑件成形过程中微观组织的演化进行监控。此外，在大批量

生产下，工况的波动无法避免，如何对复杂工况条件进行监控，并做出及时预警
是当前成形过程监控亟需解决的问题。

二、材料成形模拟之铸造

铸造过程作为材料生产工艺的核心，是确保高温、连续和高实时性能的关键

环节。然而，由于物理化学变化和不确定性，铸造工艺的高度复杂性使得生产计
划、调度和物流平衡等问题变得复杂。传统基于数学模型的优化方法难以应对这
类挑战，而人工处理能力有限，无法保证质量。但随着计算机技术的迅猛发展，

尤其是计算能力和计算速度的提升，计算机仿真理论和虚拟现实技术取得了显著
成果。计算机仿真成为解决复杂问题和评估复杂系统的有效手段。
在铸造领域，运用计算机进行数学建模研究生产过程已有多年。这种方法的
优势在于降低了现场试验成本，在引入新技术或投产新产品前，需进行昂贵的试

验。通过计算机仿真，部分试验可转移到虚拟环境中进行，从而大幅降低成本。
此外，计算机仿真还缩短了引入新技术和启动新产品的周期，利用数学模型进行
的部分试验可加速完成。在仿真过程中，结合数学模型还可以预测状况变化，提
前作出管理决策，如设备维护，降低失败风险。

基于智能代理的仿真技术是面向对象仿真技术和人工智能技术的综合发展。
采用智能代理仿真系统作为建模和仿真的基本单元，使铸造过程在运行模式、控
制模式和部署模式上发生重大变革。结合实际情况和模拟仿真技术，可形成一种
基于合同网机制的协商机制，实现工厂布局的灵活调整，满足不同工厂的多重

需求。
在固化模型分析方面，由于固化反应放热效应强烈，温度分布在这一阶段具
有重要作用。此时，树脂已停止流动，无需连续性方程、动量方程和粘度模型。
因此，可以进一步简化能量方程和传质方程，通过积分固化动力学模型实现铸造

仿真。在仿真过程中，需借助专业生成器创建三维几何模型及其离散化，生成大
量节点和线性六面体元素，并将这些离散参数导入所需的材料参数和其他参数进

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