共注射制品芯层厚度分析的数值模拟EI北大核心CSCD

采用数值模拟技术对共注射成型过程进行了充填分析,从芯层材料的厚度分布以及芯层材料的穿透距离进行了研究。结合试验设计(DOE),研究了注射速率、模具温度、皮层熔体温度、芯层熔体温度和表层材料体积百分数对芯层厚度分布的影响;同时采用Fractional Factorial方法,研究工艺参数以及之间的交互作用对芯层材料穿透距离的影响度。结果表明,皮层材料注射的体积百分数对制品的芯层材料的厚度分布及芯层材料的穿透距离影响最大,其它影响因子影响较小。     

共注射成型中芯/壳层材料黏度比对追赶距离的影响

在塑料共注射成型中,芯/壳层材料分布是衡量制品质量的主要指标,当芯层熔体前沿突破壳层熔体前沿时形成前端突破,前端突破是导致废品的主要原因。成型过程中芯/壳层材料黏度比是影响材料充填和最终分布的最主要的因素。文中采用计算机辅助工程(CAE)软件对不同的芯/壳层材料组合进行共注射模拟分析,研究了不同的芯/壳层材料黏度比对充填过程中芯层熔体和壳层熔体前沿推进距离的影响,获得了芯/壳层材料黏度比对共注射成型过程中芯/壳层前沿距离演化的影响规律。     

共注塑制品芯层熔体的注射温度对制品质量的影响

在共注塑成型中,是否出现前沿突破现象和芯／壳层材料的分布情况是衡量制品质量的主要指标。在成型过程中芯层熔体的注射速度是影响材料充填和最终分布的主要因素。本文采用MPI软件Moidflow进行共注射模拟分析,研究不同的芯层熔体的注射温度对前沿突破现象和芯层材料的分布情况的影响。     

多熔体多次注射成型聚苯乙烯/聚乙烯共混物的相形态结构演变规律

采用扫描电子显微镜(SEM)对多熔体多次注射成型(MMMIM)聚苯乙烯(PS)/聚乙烯(PE)共混物制品的相形态结构进行了研究,发现MMMIM制品呈现出特殊的"双皮-芯"结构,且不论是在MMMIM制品的皮层材料区域还是在芯层材料区域,分散相PS的形态结构在制品的近浇口端和远浇口端均存在着显著差异,即在近浇口端处有大量取向的纤维状结构形成,而在远浇口端只有少量椭球状或棒状结构形成。在形态分析的基础上,结合MMMIM成型原理,探讨了熔体穿透作用对多熔体多次注射成型制品形态的形成及分布的影响。     

熔体温度对注射成型热塑性聚氨酯制件残余应力及外形精度的影响EI北大核心CSCD

采用光学双折射法研究注射成型过程中熔体温度对透明热塑性聚氨酯(TPU)弹性体平板制件残余应力的影响规律和作用机理。结果表明,TPU制件在近浇口区域的残余应力大于远浇口区域,整体残余应力随熔体温度上升而下降。通过对平行于熔体流动方向和垂直于熔体流动方向上的制件截面进行双折射测量发现,注射成型TPU制件具有明显的皮-芯结构和零应力层,且随熔体温度升高芯层厚度显著增加。残余应力分析结果表明在制件的芯层以流动残余应力为主,而皮层区域是流动残余应力和热残余应力叠加的结果。此外,制件的翘曲变形与残余应力的分布直接相关,TPU制件尺寸的改变主要是由于流动残余应力释放引起的。     

注水延迟时间对水辅共注成型充填的影响

基于流体力学三大控制方程和幂律粘性本构,针对水辅共注充填过程的特点,经合理假设与简化,建立了二维、瞬态、纯黏性、非等温的理论模型以及水辅共注填充过程中熔体相和水相的数学模型。采用有限体积法对整个水辅共注成型的填充过程进行模拟,研究注水延迟时间对熔体层和水层的分布影响。结果表明,随着注水延迟时间的延长,所需的注水压力增大,芯层熔体平均厚度增加,均匀度更好;同时水的穿透深度变大,宽度变小。     

热膨胀工艺硅橡胶芯模对复合材料圆管成型的影响

在建立硅橡胶芯模尺寸及工艺间隙设计公式的基础上,采用硅橡胶热膨胀工艺制备了碳纤维/双马树脂复合材料圆管,考察了不同厚度硅橡胶芯模对成型过程温度分布及预浸料铺层内部树脂压力的影响,并分析了圆管的成型质量。结果表明：硅橡胶芯模的厚度对温度分布影响较大,厚度为5mm时,温度分布比较均匀;铺层内的树脂压力能够达到设计压力,但不...     

短碳纤维增强注塑聚醚醚酮复合材料微观结构与力学性能研究

实验结果表明:短碳纤维增强注塑聚醚醚酮(CF/PEEK)注塑板材中存在"皮-芯"次层微结构,用金相显微镜可以表征CF取向度不同的皮层和芯层的厚度,整板材料的力学性能可以根据皮层及芯层的厚度及其强度按"混合规则"计算。DSC法及热烘箱法研究表明,碳纤维取向结构和PEEK在皮层和芯层中的结晶度差异导致了板材内存在较大的内应力。     

散布式扬声器音板材料振动特性的研究

利用激光干涉器检测矩形夹心板(芯层为厚度不等的PU泡沫和孔径不等的蜂窝纸芯,皮层为环氧树脂层压板或铜版纸)在受迫振动时的幅值,通过比较不同结构夹心板的幅频曲线以及加速度-频率曲线,从微观结构的角度出发,讨论了音板材料的结构变化对其振动特性的影响.实验结果表明,随着PU泡沫芯或蜂窝纸芯的孔径减小,夹心板的第一阶共振频率不变,共振振幅呈下降趋势,非共振振幅无变化,材料的阻尼特性是制约夹心板中高频段的内在因素;当皮层和芯层的模量相近时皮层不能对芯层形成刚性约束,共振频率和振幅会发生很大的变化.     

加工温度对线型低密度聚乙烯/聚苯乙烯薄膜微观形态及光散射性能的影响

采用微层共挤出制备了16层(线型低密度聚乙烯(LLDPE)/聚苯乙烯(PS))共混物/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)交替层状材料,将PMMA层剥去后得到从皮层和芯层不同位置的LLDPE/PS薄膜。研究加工温度对皮层和芯层薄膜微观形态和光散射性能的影响。微观形态观察显示,对于200℃制备的皮层和芯层LLDPE/PS薄膜中PS均以球状分散,皮芯层差异较小。随着加工温度的升高,PS分散相开始沿挤出方向变形,特别在皮层薄膜中的变形尤为显著,皮芯层形态差异逐渐增大。光散射性能测试结果表明,加工温度升高后,试样的光散射各向异性程度增加,透光性降低,雾度均在93%左右,同时皮芯层的光学性能差异逐渐增大。说明较低的加工温度更有利于制得均匀结构和光散射性能优异的LLDPE/PS光散射材料。     

微注塑成型工艺对聚丙烯制品形态结构的影响

文中基于一组薄壁微制品的微注塑成型实验,研究熔体温度和注射速度对厚度为1.0 mm和500μm微制品形态结构的影响。实验结果表明,这两种微制品都呈现出一种相似的皮芯结构,但不同于传统注塑制品4层或5层结构,微制品只有冷冻层、剪切层和芯层3层结构。随着注射速度的提高,在厚度方向上剪切层比例增大,当注射速度超过一定值后,呈现无芯层结构;随着熔体温度的提高,500μm微制品形态变化不大,1.0mm微制品芯层小幅增厚。     

微型注塑PA6/石墨烯复合材料的结晶与力学性能

为制备综合性能优良的尼龙6(PA6)/石墨烯(Gr)复合材料微型齿轮等微型传动制件,采用固相剪切碾磨(S~3M)技术制备了尼龙6 (PA6)/石墨烯(Gr)复合材料并进行微型注塑,通过偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)、万能材料试验机等表征手段,研究了微型注塑条件对PA6/Gr微型样品的微观形貌、结晶行为和力学性能的影响.结果表明:纯PA6和PA6/Gr微型制品均呈典型的"皮-芯"结构,且后者随模具温度和注射速率的增加,皮层厚度减少,剪切层厚度增加;相对于纯PA6,PA6/Gr微型样品的剪切层厚度更小;采用固相剪切碾磨实现了Gr的片层剥离及其在PA6基体中的良好分散,增加注射速率有利于Gr的片层剥层;Gr的加入和微型注塑有利于PA6晶的形成,微型注塑条件下,降低模具温度和增加注射速率均对PA6晶的形成有促进作用;加入Gr、增加模具温度和提高注射速率均会明显提高PA6/Gr微型样品的屈服强度,但会导致相应断裂伸长率的降低.     

纤维含量对注塑制品残余应力影响的数值模拟

采用短纤维增强尼龙6复合材料,对带有半圆形缺口平板制件的注塑成型过程进行了模拟。以制件半圆形缺口附件的5个单元为研究对象,分别获得了不同位置上纤维取向和制件脱模时应力沿厚度方向上的变化,深入讨论了模具外形、纤维含量变化对纤维取向以及残余应力的影响。研究结果表明,随着纤维含量的增加,纤维间相互作用系数Ci减小,取向程度升高,皮层取向厚度减小,芯层取向厚度增加;纤维含量越高,制品冷却时沿厚度方向的压力幅值越大,残余应力沿厚度分布幅值也越大;制件形状的改变,影响了熔体流经此处的流动状态,同时也影响了缺口附件纤维取向以及残余应力。     

等规聚丙烯微注塑制品的形态结构和力学性能

选用等规聚丙烯材料,基于正交表L_(25)(5~6)进行微注塑成型实验,制备厚度为0.5 mm的微注塑拉伸试样。采用偏光显微镜和广角X射线衍射仪对其形态结构进行表征,并分析工艺参数对微制品形态结构的影响规律和影响度。对微制品试样进行拉伸实验,分析工艺参数对其屈服应力、弹性模量和断裂伸长率的影响规律和重要度。结果表明,注射速度对微试样的形态结构和力学性能的影响最大;皮层厚度和皮层取向度随着注射速度的增大而减小;屈服应力随注射速度、熔体温度的增大而减小;熔体温度对弹性模量和断裂伸长率的影响较大,且弹性模量随着熔体温度的升高而减小,断裂伸长率随着熔体温度的升高而增大。     

缝纫泡沫夹芯复合材料的刚度预测与试验验证

基于材料细观结构,建立了缝纫泡沫夹芯复合材料的刚度预测模型,并进行了刚度性能的相关试验验证。其中,对缝纫复合材料层合面板部分,考虑了缝纫角对单胞尺寸和富脂区大小的影响,以及缝纫前后层合面板厚度的变化对复合材料面板纤维体积含量的影响,采用改进的纤维弯曲模型计算了缝纫复合材料层合面板的刚度;对缝纫增强的泡沫夹芯部分,把缝线树脂柱看作是泡沫基体中的增强相,将其简化为特殊的单向增强复合材料,提出了用串并联组合模型来预测其刚度。试验测试了缝纫泡沫夹芯复合材料板试件的刚度。应用本文模型对缝纫层合面板和缝纫泡沫夹芯复合材料板的刚度进行预测,结果均与试验结果吻合较好。采用理论模型系统研究了缝纫参数和结构参数对缝纫泡沫夹芯复合材料刚度的影响。     

熔体温度对注塑成型iPP制品结晶形态的影响

注塑成型聚丙烯制品的内部结晶形态对制品的最终性能起着至关重要的作用,而结晶形态的形成对成型条件(尤其是熔体温度)有一定依赖性。文中利用偏光显微镜、小角X射线散射和广角X射线衍射等实验方法,详细研究了熔体温度对注塑成型iPP制品结晶形态的影响。研究结果表明,在实验温度范围内,制品厚度方向形态呈现五层皮芯结构,即冷冻层、过渡层、剪切层、β晶层、α球晶层。随着熔体温度提高,皮层厚度减小;结晶度提高,取向度极大值并无明显变化。     

聚氨酯泡沫夹心板的结构与频率响应特性

制备了一系列三明治式聚氨酯(PU)泡沫夹心板,研究了聚氨酯泡沫的组成和结构与频率响应特性之间的关系.结果表明:聚氨酯泡沫夹心板的灵敏度以及频宽与材料的组成和孔径、孔隙率、开闭孔率、厚度等结构因素以及皮层材料性质有关.芯层聚合物分子组成决定材料的阻尼性能,在很大程度上决定声能的输出;芯层空气含量越高,具有阻尼性质的聚合物含量少,音板灵敏度高;声波经过材料时摩擦阻力小,灵敏度高;材料的反射界面增加,声能损耗增大.     

纤维铺放压紧力及预浸带加热温度对复合材料力学性能的影响

采用三因素四水平正交实验与单因素实验相结合, 通过力学性能测试及SEM和光学显微镜微观形貌观察研究了复合材料铺放过程中压紧力、 预浸带加热温度及芯模温度对复合材料力学性能的影响。实验结果表明: 压紧力与加热温度对层间剪切强度(ILSS)影响很大, 而芯模温度影响较小; 当压紧力为600 N、 预浸带加热温度为30℃、 芯模温度为18℃时, 复合材料综合力学性能达到最佳。微观形貌观察结果表明: 随着压紧力和预浸带加热温度升高, 纤维与树脂接触充分, 树脂与纤维分布均匀性较好, 层间富树脂区的厚度较小, ILSS逐渐增加; 但当预浸温度上升到40℃以后, 压紧力作用导致树脂与纤维的分布均匀性变差, 层间富树脂区的厚度较大, 从而导致ILSS下降。     

复合材料夹层板芯层内树脂柱对性能的影响

应用商业有限元软件ANSYS,将芯层树脂柱和泡沫分开划分单元,对含有树脂柱的点阵增强型复合材料夹层板建立物理模型,进行弹性力学分析。研究了树脂柱分布和材料特性对芯层与面层间的应力分布以及板竖向位移的影响,分析了树脂柱对于增强面层和芯层间抗剥离能力的作用。结果显示,树脂柱的存在增加了夹层板的抗弯刚度,树脂柱的材料特性和疏密程度对夹层板上芯层与面层层间的应力分布有一定的影响。     

玻纤增强聚丙烯多腔微注塑中纤维取向与流动偏移

采用3D模拟技术和各项异性旋转扩散-诱导应变闭合(ARD-RSC)等模型以及集成式热电偶传感器温度测量系统和可视化全息示踪技术,对多型腔微注塑成型过程中玻纤增强聚丙烯(GFRPP)熔体在流道中的纤维取向、温度和流动速度偏移现象进行模拟和分析。结果表明,低速注射时,GFRPP熔体中纤维取向明显,流道表层区域的纤维取向程度大于芯层区域的纤维取向,存在着明显的、不对称的表层-芯层-表层结构,纤维取向加剧了塑料熔体前沿温度与流动速度的向下偏移。高速注射时,纤维取向仍然存在不对称的表层-芯层-表层结构,但比低速注射时不明显得多,纤维取向对熔体前沿高温区和流动速度向下侧偏移幅度的影响也较低速注射时更大。即GFRPP熔体在不同注射速度下熔体的流动速度、流动状态、温度变化相互作用与影响,使得熔体的纤维取向,流动速度、温度分布产生偏移,导致流道系统和型腔充型不均衡。