短纤维增强塑料注射成型中三维纤维取向的数值预测

在建立聚合物熔体在型腔中充填流动以及短纤维取向的数学模型的基础上，对平面薄壁型腔内纤维取向的预测算法加以推广，提出适合于具有任意几何形状的三维薄壁型腔内纤维取向的数值预测技术，并且给出一个熔体充填三维薄壁壳体状型腔的算例，预测的结果与由流动引起的纤维取向定性规律相符合。     

超声振动对玻纤增强聚丙烯复合材料注射成型特性的影响

为了研究超声振动对纤维增强复合材料注射成型特性的影响,利用自行开发的超声辅助可视化注射成型实验装置对不同玻纤(GF)含量的GF增强聚丙烯(PP)复合材料进行了超声外场作用下的可视化实验,观测分析了超声功率对复合熔体充填流动行为的影响。此外,通过对试样不同部位的金相观察,分析了超声功率对复合材料纤维取向的影响。结果表明:超声功率会对复合材料注射成型的充填流动行为及制品的纤维取向产生影响,而复合材料纤维含量对超声振动的效果也有直接影响。在纤维含量较低时,超声振动对基体材料微观形态的作用为影响复合材料充填流动性及纤维取向的主因;在纤维含量较高时,超声振动对纤维的作用为影响复合材料充填流动性及纤维取向的主因。研究结果为复合材料超声辅助成型技术的发展提供了依据。     

纤维增强聚合物熔体的纤维取向和流场应力分析

针对纤维增强聚合物基复合材料的成型流动过程, 基于宏观流场、 介观纤维取向和微观聚合物大分子链三尺度信息耦合的多尺度模型, 使用有限体积法和有限差分法相结合的数值算法, 分析了纤维增强聚合物熔体在收缩流腔中的流动行为, 得到了其纤维取向和应力分布, 并讨论了纤维存在对聚合物熔体流场应力的影响。结果表明: 当剪切运动占优时, 纤维呈现周期旋转取向; 而拉伸运动占优时, 纤维沿单轴拉伸取向。同时, 由于纤维的周期旋转, 纤维增强聚合物熔体法向应力差的空间分布呈现出随时间逐步发展的拟序涡结构。      

基于Leonov模型的纤维悬浮聚合物流动的数值模拟EI北大核心

基于Leonov本构模型,建立了与悬浮纤维取向描述相耦合的纤维悬浮聚合物熔体的数学模型。该模型包括在热力学基础上建立的描述非等温聚合物熔体性质的Leonov本构模型、增强纤维尺度上表征悬浮纤维的纤维取向模型和对宏观流场进行描述的守恒方程组。文中使用该数学模型对纤维悬浮聚合物熔体在4∶1平板收缩腔中的流动进行了数值模拟,并对增强纤维产生的应力分布和热力学Leonov本构模型中的应力结果进行了分析。数值结果表明,对于纤维增强聚合物复合材料成型过程的数值模拟,基于Leonov本构模型而建立的纤维悬浮聚合物熔体的数学模型合理有效。     

基于Leonov模型的纤维悬浮聚合物流动的数值模拟

基于Leonov本构模型,建立了与悬浮纤维取向描述相耦合的纤维悬浮聚合物熔体的数学模型。该模型包括在热力学基础上建立的描述非等温聚合物熔体性质的Leonov本构模型、增强纤维尺度上表征悬浮纤维的纤维取向模型和对宏观流场进行描述的守恒方程组。文中使用该数学模型对纤维悬浮聚合物熔体在4∶1平板收缩腔中的流动进行了数值模拟,并对增强纤维产生的应力分布和热力学Leonov本构模型中的应力结果进行了分析。数值结果表明,对于纤维增强聚合物复合材料成型过程的数值模拟,基于Leonov本构模型而建立的纤维悬浮聚合物熔体的数学模型合理有效。     

RSC模型中相互作用系数和标量因子对短纤维取向的影响

为预测注塑成型中短纤维取向分布,提出了在模拟分析中采用RSC纤维取向预测模型对纤维取向分布进行预测的方法。基于RSC取向模型,通过第二顺序张量aij对三维取向分辨率进行描述,采用Orthotropic闭合近似模型对RSC模型进行求解。采用MoldFlow软件对RSC模型的纤维取向分布进行了模拟,分析了相互作用系数Ci及标量因子k对纤维取向的影响。并获得了纤维取向随空间、时间的取向规律——沿宽度方向,两端面的取向要大于中心层,并且端面在开始阶段就能达到很高的纤维取向;沿流动方向,在浇口及充填末端,纤维取向都呈下降趋势,而中间部分则有所增加。     

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...     

增强纤维PA66熔接线形成方式对制件整体强度的影响

增强纤维材料PA66可以有效地改善塑料制件的力学性能,但是充填过程的剪切流动又对PA66的纤维起到了拉伸作用,从而引起纤维取向.这种取向的产生一方面会导致制件不同方向的收缩,另一方面在熔接线区的纤维取向方向因平行于熔接方向而大大降低其熔接线强度,制件整体强度下降.探讨了用计算机模拟增强纤维PA66材料充填过程引起的纤维取向的计算方法,借助许算机对有强度要求的增强纤维PA66材料制件的熔接线强度的形成和影响其强度的因素逐一进行剖析,提出了改变浇口类型以改变纤维取向方向来提高制件整体强度的方法.     

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。     

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。     

注射成型时纤维取向的计算机模拟

基于Ｈｅｌｅ－Ｓｈｏｗ流动，采用Ｄｉｎｈ－Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ本构模型，本文研究了一种数值方法用来模拟中等浓度短纤维增强塑料在注塑成型过程中纤维的取向状态。纤维的取向状态由取向椭球的投影表示，而取向椭球由计算二阶取向张量得到。本文推导了注射成型过程中纤维取向 概率分布函数，并将模拟的结果与以前研究者所做的实验进行了比较。     

纤维增强塑料在挤出过程中纤维取向的模拟

本文采用Ｄｉｎｈ－Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ流变模型，研究了中等浓度纤维悬浮体系中纤维的取向状态以及与速度场及应力场的关系，运用了纤维跟踪技巧来计算取向张量，由取向椭圆表征纤维的取向状态。预测结果与实验数据基本相符。     

GM T 熔融浸渍中熔体在玻纤毡中的流动

通过改装毛细管流变仪建立了专门的实验装置, 研究高温高压下熔体在纤维床层中的流动行为。采用一维恒压流动实验分别测量了不饱和及饱和流动状况下玻纤毡厚度方向聚丙烯熔体的渗透率, 考察了玻纤毡空隙率、单丝直径、针刺等几何结构对渗透率的影响。根据实验结果进一步讨论了GM T 片材熔融浸渍过程中的气泡形成以及浸渍工艺参数的选择。      

短玻纤增强聚丙烯注射压力对微观结构和力学性能影响

报道了短玻纤增强聚丙烯复合材料中玻纤及注射压力对材料微观结构和力学性能的影响规律。实验结果表明: 随着玻纤含量提高, 复合材料的拉伸强度提高, 而断裂伸长率、冲击强度和熔体流动速率则下降。注射压力提高, 拉伸试样芯层中玻纤的平均取向角下降, 取向度提高, 因而拉伸强度增大, 冲击强度下降。皮层结构中玻纤沿熔体流动方向高度取向。聚丙烯球晶尺寸随玻纤含量增加而变小, 规整度也变差, 至40% 时, 聚丙烯已难以形成规整的球晶结构。     

纤维含量及排列方向对单向纤维复合材料介电性能的影响

本文着重研究了纤维含量和排列方向对环氧/单向玻璃纤维复合层板介电性能的影响.结果表明,纤维与施加电场方向的改变,将导致复合层板电击穿强度发生变化,其夹角越大层板承受电击穿强度越高.纤维含量增加,其单向纤维复合层板的介电性能下降.本文对单向纤维复合层板建立了亚微观介电模型,且在此基础上,对其电击穿强度,介电常数与纤维方向和纤维含量的关系进行了理论预测,其理论值与实验值有较好的吻合性.     

PP/GMT片材骨架材料——玻纤毡

玻璃纤维毡种类及其结构对熔体浸渍、片材孔隙率、力学性能及预热膨化有着很大影响。实验研究表明,PP熔体浸渍连续针刺玻纤毡的渗透率较大,所得片材孔隙率最低,且具有均衡的力学性能。说明连续玻璃纤维原丝针刺毡的立体弹性结构有利于熔体的浸渍和气泡的排除,是较理想的GMT增强材料。     

热塑性树脂连续浸渍过程的纤维断裂机制及实验

利用自行设计的浸渍模具,通过拉挤熔融浸渍工艺,定量考察了牵引速度、熔体温度和浸渍辊个数等工艺参数对连续玻璃纤维增强热塑性复合材料复合过程中纤维断裂的影响,旨在通过所建立的纤维断裂数学模型,预测预浸料生产过程中纤维断裂率并描述实验结果。结果表明:模型与实验数据吻合较好,能够为工业化生产提供指导与借鉴;纤维束在模具中拖曳而产生的黏性剪切作用是影响纤维断裂的主要因素,适当减少浸渍辊数及采用低黏度树脂能够显著降低纤维断裂,提高工艺稳定性。