聚合物在等温圆管口模中流动的数值模拟

以挤出圆管为研究对象,采用PTT粘弹本构模型和通用的有限元POLYFLOW软件,对塑料熔体在不同挤出口模内的二维粘弹性等温流动进行了数值模拟。通过数值模拟得出了CPU时间、压力和离模膨胀比等结果。研究表明,过渡段的设计会对挤出压力产生明显的影响,但对离模膨胀比没有影响,用三次插值多项式表征的流线型口模具有较小的挤出压力。     

工艺参数对溢流法水辅注塑残余壁厚的影响

残余壁厚是影响短纤维增强复合材料水辅助注射成型塑件力学性能的重要指标,与工艺参数存在非线性关系。对溢流法水辅助注射成型进行了数值模拟,中心复合设计方法进行实验设计并获取了残余壁厚的样本数据,采用线性回归方法建立残余壁厚与工艺参数间的响应面多元二次代理模型,通过方差分析研究了残余壁厚对熔体温度、模具温度、延迟时间、注水压力及注水温度的敏感性,并分析参数交互作用对残余壁厚的影响。研究结果表明,注水压力、延迟时间及注水温度是影响残余壁厚的主要参数;随着注水压力的增大,残余壁厚值逐渐减小,但是,随着延迟时间的延长和注水温度的升高,残余壁厚值逐渐增大。     

工艺参数对短玻璃纤维增强PP复合材料注射压力和翘曲变形的影响

采用Moldflow对聚丙烯及其短玻璃纤维增强复合材料的注塑成型过程进行3D模拟分析,基于Taguchi试验设计方法(DOE),采用L16(45)正交矩阵进行试验设计,研究工艺参数对注射压力和翘曲变形的影响。结果表明,纤维含量对注射压力和翘曲变形影响作用较为显著,且存在最佳值;模具温度、熔体温度、保压时间和保压压力对注射压力的影响为单调的线性关系,但其对翘曲变形的影响较复杂。     

微孔塑料成型及成核喷嘴几何结构的分析

概括了微孔塑料的优点、用途及成核喷嘴对加工过程的重要作用；简单介绍了微孔塑料成型加工的主要方法及过程；为了得到所需的成核速率，从数值上分析了对微孔塑料成型加工中成核喷嘴的几何结构要求，得出在给定体积流率的情况下，喷嘴几何结构参数唯一决定压力降与压降速率，因此可以通过调整成核喷嘴的几何结构参数从而获得微孔塑料成型所需的成核速率，为合理设计喷嘴提供了理论依据。     

聚合物熔体在不同挤出口模内流动的数值模拟研究

构建了3种构型的圆棒挤出口模，采用有限元分析软件POLYFLOW对聚合物熔体在挤出口模中的二维等温流动进行了数值模拟，分析了熔体在不同口模内的速度和压力分布。结果表明，直线形口模在入口处易产生局部环流，而喇叭形和流线形口模可有效消除局部二次流动。在相同条件下，喇叭形口模在出口处存在较大的挤出负压，为-172．9MPa，而流线形口模为-43．72MPa，两者相比，后者压力降低了75％。因此流线形口模在3种几何构型中结构最为合理。     

短玻纤增强聚丙烯复合材料气体辅助注塑成型真三维模拟

基于广义非牛顿流体和七参数Cross-WLF黏度本构,以矩形平板塑件为研究对象,选用短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料,采用Moldflow软件对传统注塑成型和气体辅助注塑成型过程进行真三维模拟,对比研究了两种成型工艺中注射压力、锁模力和塑件变形情况,结果表明,采用气辅注塑成型能有效降低注射压力和锁模力;采用气辅注塑成型能减小塑件的变形,在文中工艺条件下,传统注塑成型塑件的变形量为1.187 mm,而气辅注塑成型塑件的变形量为0.7839mm,变形缩小了51.4%,尤其是采用气辅注塑成型能明显减小塑件的收缩变形量,其收缩变形量从1.042 mm降低至0.6839 mm。     

短玻璃纤维增强聚合物注塑充填过程及纤维取向数值模拟

基于Hele-Shaw理论及广义非牛顿流体本构方程,建立了纤维增强聚合物三维薄壁注塑成型充填阶段数学模型,根据Folgar-Tucker取向模型,建立了纤维取向张量模型。采用Moldflow对拉伸试样的注塑流动过程进行模拟,研究纤维含量f和纤维间相互作用系数Ci对纤维取向的影响。结果表明,随着Ci增大,平均纤维的取向性呈减小的趋势;试样不同部位的纤维取向不同;f对纤维取向性影响较小,且存在一个最佳含量百分比数值。     

长纤维增强聚合物注塑纤维长度分布三维数值模拟

基于Phelps-Tucker纤维断裂模型,以中心浇口圆盘为研究对象,采用Moldflow对长纤维增强聚合物注塑流动过程进行三维数值模拟,研究流动速率、熔体温度、模具温度和保压压力对纤维长度分布的影响规律,并探讨其产生的机理。结果表明,浇口附近是最长纤维和最短纤维的共存区;近壁面处纤维长度较中心层长;随着流动速率、模具温度和保压压力的增加,纤维长度均减小;随着熔体温度的增加,纤维长度先减小后增大;在近壁面处保压压力对纤维长度的影响不大。以上结果与文献对比总体吻合较好。     

基于壁面滑移的薄壁注塑流动三维数值模拟

基于壁面滑移速度模型,且考虑黏度的压力依赖性,运用三维有限元数值模拟技术,对薄壁注塑流动过程进行数值模拟,研究壁面滑移对厚度方向熔体速度分布、注射时间、注射压力和锁模力的影响。结果表明,壁面滑移对薄壁注塑流动过程具有重要的影响。通过模拟结果与实验结果进行对比,以验证数值模拟结果的可靠性。结果还表明,只有同时考虑壁面滑移效应和黏度的压力依赖性,才能更准确地描述薄壁注塑流动过程。     

长纤维增强聚合物注塑件翘曲变形数值模拟

基于长纤维增强聚合物注塑件的纤维分布,运用Mori-Tanaka复合材料性能均质化理论模型,采用耦合有限元方法,分别建立了长纤维增强聚合物材料的弹性、弹塑性本构关系,研究了材料本构对翘曲变形模拟结果的影响程度,分析了主要纤维参数对翘曲变形的影响规律.结果表明,基于弹性、弹塑性材料本构的翘曲变形形状均为"穹顶"结构,但弹塑性本构的翘曲变形更大;翘曲变形随初始纤维长度、初始纤维长径比及纤维含量的增加而减小.