纤维增强复合材料的力学性能预测的数值模拟

纤维增强复合材料的力学性能和热物理性能依赖于纤维的取向状态.在注射成型过程中纤维最终的取向状态依赖于充填过程的速度场,因此最终的产品性质依赖于成型的详细过程.研究发现,注塑成型制品的结构呈层状分布,层数依赖于模具几何和成型条件,不过大多数的结构在成型表面为沿流动方向取向,而在中心层为横向排列,有时在制件表面还有一层薄的介于二者之间排列的取向层.本文主要给出两个简单模型中纤维取向预测的理论和数值方法,这两个模型分别为:中心浇口圆盘和边浇口长条.     

多尺度联合仿真在复合材料注塑成型中的应用

纤维增强材料的微观取向及分布结果是影响复合材料注塑制品宏观力学性能的关键因素。然而,结合复合材料注塑制品结构性能的传统模拟分析结果,由于没有分析由注射成型加工所引起的纤维微观取向及分布结果,其分析结果难以为产品结构优化和性能评价提供准确指导。以玻纤增强复合材料注塑成型汽车电子油门踏板为研究对象,采用基于模流分析软件Moldflow、复合材料建模平台Digimat以及结构分析软件Abaqus的多尺度联合仿真技术进行结构性能分析。结果表明,微观层面的纤维取向与分布对制品的宏观性能具有显著影响,在中间肋板与踏板连杆杆体的交汇处增加过渡圆角,能够有效地改善纤维的取向与分布,从而减少应力集中现象。     

短纤维复合材料注射成型纤维取向数值模拟研究进展

综述了国内外短纤维复合材料注射成型过程中纤维取向数值模拟的研究成果,包括纤维取向的描述、复合体系流变模型、工艺参数对纤维取向的影响和纤维取向数值模拟状况.展望了该领域的发展趋势.     

PA6/GF复合材料注射成型模拟流动分析

采用模拟流动分析软件MPI，借助有限元分析方法对玻璃纤维增强尼龙6（PA6／GF）复合材料的注射成型过程进行了模拟流动分析，研究了PA6／GF复合材料制品的纤维取向对最终力学性能的影响，获得了可满足实际设计要求的模具浇注和冷却系统布置、注塑机锁模力曲线和推荐的螺杆速度曲线等参数，对于缩短PA6／GF复合材料注射成型设计周期、提高制品质量具有重要的指导意义。     

注射成型中的纤维取向

阐述了短纤维增强复合材料在注射成犁中纤维的取向问题。并用MOLDFLOW软件对具体注塑制品的纤维取向进行了模拟．对影响纤维取向的主要工艺参数(速度、压力、温度)进行了必要的分析。     

注塑成型FRP的力学性能预测的数值模拟

纤维增强复合材料的力学性能和热物理性能强烈地依赖于纤维的取向状态，在注射成型过程中，纤维最终的取向状态依赖于充填过程的速度场，因此最终的产品性质依赖于成型的详细过程。研究发现，注塑成型制品的结构呈层状分布，层的数目依赖于模具几何和成型条件，不过大多数的结构在成型表面为沿流动方向取向，而在中心层为横向排列，有时在制件表面还有一层薄的介于二者之间排列的取向层。本文主要给出在两个简单模型中的纤维取向预测的理论和数值方法，这两个模型分别为：中心浇口圆盘和边浇口长条。     

日本研发纤维增强复合材料新技术

伴随着材料开发、成型技术的发展及成型制品高性能化的需求，使得纤维增强复合材料的种类、成型方法等有了质的飞跃，日本大理塑研相继研发出的技术有：1）短纤维增强复合材料。其纤维取向性小、成型收缩均衡，得到的纤维增强复合材料不会产生翘曲、塌陷，尺寸精度高;2）为了提高纤维增强复合材料注塑制品的表面光泽，防止增强纤维暴露于制品表面，提高制品的附加值，     

玻璃纤维增强PA66制品翘曲变形的研究

针对玻璃纤维增强尼龙66（PA66／GF）注射成型制品存在的翘曲变形缺陷,运用Moldflow MPI软件对PA66／GF进行了注射成型模拟分析。结果表明,GF的取向是影响PA66／GF注射成型制品翘曲变形的主要原因;增加制品厚度或增设浇口均可有效减小制品的翘曲变形.     

基于Moldflow的汽车中央控制面板中玻纤取向的分析

采用Moldflow分析软件对某汽车中央控制面板进行注塑工艺优化,得出了最佳的成型工艺条件。借助Filling+Pack模块对玻纤增强聚丙烯(GFRPP)复合材料进行玻纤的取向模拟分析,得出了纤维在制品中的取向规律,预测了制件的拉伸模量和产品的力学性能。     

长纤维/热塑性塑料直接注射成型的研究进展

介绍了近年来长纤维/热塑性塑料直接注射成型技术设备的发展现状,并综述了纤维直接喂入注射成型技术中的注塑工艺、设备结构、纤维含量等因素对长纤维增强热塑性复合材料注塑制品性能的影响。     

成型工艺对碳纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料性能的影响

采用双螺杆挤出共混的方法,制备了热塑性聚酰亚胺(TPI)/碳纤维(CF)复合材料,考察了注射和热模压两种成型工艺对 TPI/CF 复合材料力学性能、应力-应变曲线、线性膨胀系数以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,注射成型试样的各项力学性能均比模压成型的高,达到1.5～2.0倍;相比模压成型,注射成型试样具有较高的断裂强度和断裂伸长率,其应力-应变曲线斜率也较大;由于纤维在注射流动方向上高度取向,注射成型试样具有最佳的高温尺寸稳定性;注射成型试样的摩擦系数和磨损率为模压成型的1.7倍和1.5倍;扫描电镜分析表明,纤维在注射流动方向上高度取向,模压成型试样呈现黏着磨损,注射成型试样以磨粒磨损为主。     

凸截面注射成型全三维充填和纤维取向模拟研究

选用15 %玻璃纤维增强聚酰胺6（PA6）复合材料,根据Folgar-Tucker理论模型,研究了凸形截面零件全三维注射成型充填流动行为和纤维取向分布规律。结果表明,全三维模拟技术可以有效反映注射成型充填的流动形态和喷泉效应;凸形截面表层纤维沿剪切方向取向分布,且制品大端部分的纤维取向程度比小端部分差;3个坐标方向上的纤维取向分布非常复杂,沿x轴负方向（即充填方向）,随充填长度的增加,纤维取向程度先增大后减小;沿y轴方向,随着距中心距离的增大,凸形截面小端部分的纤维取向程度由内向外逐渐增大,而大端部分的纤维取向程度先增大后减少;沿z轴方向,凸形截面小端部分的纤维取向由内向外呈增大趋势,而大端部分的纤维取向程度却逐渐减小。     

木塑复合材料注射成型的研究进展

介绍了木塑复合材料注射成型的发展历史及现状,从原料选择和注射工艺两方面对木塑复合材料注射成型的研究进展作了评述。指出在木塑制品的成型方法中,模压法效率低,挤出法产品类型单一,而注塑法成型周期短、花色品种多、制品形状形态各异,因此注塑法在木塑制品成型中的应用将越来越广泛。     

注射成型纤维增强试样的机械性能模拟

采用Moldflow软件对注射成型纤维增强热塑性塑料的拉伸试样进行模拟研究.详细分析了注塑成型拉伸试样的纤维取向结构及由此引起的机械性能变化.分析表明:试样标距位置的纤维平均取向较好、皮芯结构不明显,标距外的两端部及两过渡位置的纤维平均取向不佳、皮芯结构较为明显;试样的物理性能参数受到取向影响而呈现各向异性.结合纤维取向分析、拉伸模量分析及泊松比分析,对注射法成型拉伸试样的方法进行初步探讨.     

操作参数对玻纤毡增强复合材料流动成型的影响

研究了玻纤毡增强热塑性复合材料(GMT)流动成型过程中模腔压力和材料流动方向对制品力学性能和纤维取向的影响。研究表明：随着压力提高，弯曲强度和模量同步增加；但压力超过18MPa后，性能变化不明显。随布料面积分数减小，单轴拉伸流动成型将导致沿流动方向和垂直流动方向强度及模量差异变大，纤维取向严重；但双轴拉伸流动成型得到的制品各方向性能较均匀，基本呈现各向同性。     

长玻纤增强热塑性复合材料注塑成型的研究进展

介绍了长玻纤增强热塑性复合材料(LFRT)的性能及应用,总结了LFRT粒料以及LFRT在线配混注塑成型的工艺流程,综述了对LFRT注塑成型制品力学性能的影响因素,包括纤维长度、纤维取向、界面性能等,并对该复合材料今后的研究方向进行了展望。     

碳纤维复合材料的注塑成型数学模拟研究

采用Moldflow软件对碳纤维复合材料的注塑成型过程进行模拟,并结合Folgar-tucker模型对脱模后的注塑成型碳纤维复合材料的残余应力、温度、弹性模量、泊松比和热膨胀系数等进行模拟。结果表明,纤维不同位置的取向张量不同,浇口位置和纤维末端的取向程度低于中间部分;无论浇口位置如何改变,纤维取向都会与熔体流动方向趋于相同;皮层的取向张量不会因为浇口位置改变而发生明显变化;碳纤维复合材料的边部区域的残余应力和温度与芯部不同;弹性模量E1和弹性模量G12分布与碳纤维取向呈正相关性;碳纤维取向程度对泊松比和热膨胀系数的影响较小,碳纤维复合材料各区域的泊松比和热膨胀系数分布相对均匀。     

注射-压缩精密成型制品收缩率均匀度的研究

基于MoldFlow软件针对注射-压缩成型长方形制品的收缩率均匀度进行了正交试验和单因素试验的数值模拟.基于正交试验,对模具温度、熔体温度、注射时间、压缩距离、延迟时间、压缩力、压缩速度7个工艺参数进行优化并对其显著性进行评估;基于单因素试验,分析重要的工艺参数对制品收缩率均匀度的影响规律.     

薄壁塑件注射压缩成型工艺的模拟分析

基于正交分析法和单因素分析法,用Moldflow软件数值模拟注射压缩成型中不同工艺条件对薄壁制品残余应力的影响.计算的残余应力沿厚度方向的分布表明:薄壁制品残余应力主要为流动诱导残余应力.模具温度与压缩距离对制品残余应力影响显著,模具温度越高,压缩距离越大,制品残余应力越小;其他工艺参数对残余应力均有不同程度的影响.     

短纤维-弹性体复合材料的注射充模I．数学物理模型的建立

研究了短纤维－弹性体复合材料注射充模过程中，流动前锋和上的喷泉效应，固化层及纤维用量与纤维之间相互作用等的影响,建立了薄壁拉伸试样型腔中短纤维－弹性体复合材料注射充模过程及其纤维取向分布的数学物理模型。