注射成型纤维取向模拟及实验验证

通过实验分析了短纤维增强复合材料注射成型标准试样中的纤维取向分布,并与Moldflow模拟结果进行了对比.结果表明,注塑试样标定段具有分层取向结构,表层沿流动方向取向强烈,过渡层取向程度下降,但仍为平面取向,芯层则表现为三维取向分布.Moldflow模拟结果与实验结果对比表明,模拟结果高估了芯层的取向程度.     

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。     

数值模拟层叠流道结构参数对熔体压力损失的影响

利用POLYFLOW软件对聚丙烯熔体在层叠流道中的三维等温流场进行了数值模拟,研究了层叠流道结构参数对流道熔体压力损失的影响,并结合分析结果对层叠流道结构尺寸进行了优化。结果表明:熔体在层叠流道中的压力损失随流道水平流程长以及流道进、出口中心的高度差和横向偏距的增大而增大,并随着流道入口长和入口宽的增大而减小;与优化前相比,优化后的层叠流道的熔体压力损失显著降低。     

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.     

层叠流道中天然高分子挤压流动过程的数值模拟

为探究层叠流道中天然高分子材料挤压流动过程与混合特性,建立层叠流道的三维物理模型和有限元网格模型,利用POLYFLOW软件计算了食品熔体在不同的入口流量,挤压过程中的压力、速度、剪切速率分布。结果表明,压力沿着挤出方向呈梯度递减,随着入口流量增大中间位置压力差增大;剪切速率在流道中变化明显,剪切速率从流道中间位置向四周递减,从壁面到流道内部递减;速度在流道内沿着挤出方向先增大后减小,靠近壁面速度小;层叠扭转流道的结构和尺寸设计,有助于提高天然高分子物料的混合效果,并且第1、4层流道混合效果优于第2、3层流道,提高入口流量也有利于提高物料的混合效果。     

短纤维-弹性体复合材料的注射充模Ⅱ.数值模拟和实验研究

对短纤维－聚氨酯弹性体复合材料的注射充模及纤维取向分布进行了数值模拟和实验研究。结果表明,纤维取向分布主要取决于模腔几何形状,纤维含量和注射工艺条件等因素,在薄壁型腔的扩张流中,短纤维趋于与流线方向垂直,而在剪切流和收敛流中趋于与流线方向一致,纤维取向分布实验结果与数值模拟结果较一致,表明理论模型有一定的实用价值。     

注塑成型制品结晶取向数值模拟

注塑成型时非等温、非稳态的流动过程,使聚合物各部分经历不同的热历史和力历史,产生多样的晶体和取向结构。通过黏性流体力学基本方程,计算注塑流体的温度场和速度场,根据Avrami方程和晶体成核速率与第一法向应力差的关系模型模拟剪切流场对聚合物结晶动力学的加速作用,结合熔体结晶度的发展模拟制品不同位置沿厚度方向的取向。指出剪切速率较大的近模壁处呈现高度取向层,在中心层剪切速率低、取向因子小,呈现自由取向。     

微纳层叠天然橡胶/聚丙烯两相挤出的数值模拟研究

为了确保天然橡胶/聚丙烯（NR/PP）通过微纳层叠挤出的厚度均匀,建立了三维模型层叠流道,根据流变测试结果拟合材料黏度,并对NR/PP三维等温黏弹性流动进行了数值模拟。结果表明,当2种物料的入口流动速率相同时,流道出口处两相速度有突变,不同流道之间速度差较大,两相黏度分界不明晰,界面出现一定程度的相互渗入;调整两相的入口流动速率后,速度过渡平稳,不同流道间速度差减小,黏度分界规整,界面无偏移现象。     

层叠式机头取向有限元分析

利用有限元分析软件POLYFLOW,对层叠式取向机头进行有限元分析。通过仿真分析,明确了流道构型对胶料在流道内流动的影响,从而了解层叠式取向机头对短纤维增强复合材料质量的影响。并且通过实验验证了有限元分析结果的正确性。     

用数值模拟设计纤维复合材料在热压机上的固化操作

复合材料在固化过程中的内部过程很复杂,科学地设计操作工艺需研究过程机理。本文对复合材料固化过程的机理进行了阐述和发展并建立过程模型,模型编制了电算程序,通过数值计算模拟热压条件下复合材料的固化过程,设计出最佳操作工艺使产品的各项指标得以保证。     

微纳层叠聚丙烯腈凝胶流动特性的数值模拟研究

建立了层叠流道的三维模型和有限元网格模型,根据流变测试数据,采用Polymat对物料的黏度模型参数进行拟合,并利用Polyflow软件对聚丙烯腈(PAN)凝胶在层叠流道内的三维等温流动过程进行了数值模拟分析.研究发现,当入口流量增大时,层叠流道出口速度的不均匀性增加;沿流动方向流道内压力逐渐降低,并在出口处降低至同一最...     

流动诱导注射模纤维取向数值模拟

引入了二阶取向张量来描述流动诱导纤维取向分布，利用伽辽金法建立了流动诱导纤维取向的有限元求解方程，分别采用Hand闭合近似模型和Hinch-Leal闭合近似模型，对典型的注射模平面流动行为进行了纤维取向的数值模拟。结果表明纤维的取向分布和取向程度与其受到的剪切历史和剪切速率密切相关，剪切速率是决定纤维取向分布的重要因素之一。     

数值模拟方法在橡胶冷流道设计中的应用研究

将数值模拟方法与正交试验方法相结合,对橡胶注射模具冷流道浇注系统的温度场进行数值分析和研究。数值计算采用隐式定常求解,用k-ε湍流模型封闭运动方程,近壁区的流动采用标准的壁面函数法,固体壁面用无滑移边界条件,压力-速度耦合用SIMPLE算法。试验设计采用三水平三因子的正交试验法,得出不同水平组合下的温度场分布,导热油油路直径为10 mm、导热油入口温度为95℃、导热油入口流速为3.5 m·s-1时,胶料温度最佳,温度分布均匀。     

挤出机头流道的有限元模拟和优化

以塑料挤出机头中片材流道作为研究对象,建立其挤出加工过程的数学模型,并利用仿真软件Polyflow模块对挤出机头流道的流场进行仿真研究,仿真结果将为机头流道的结构设计和优化提供了理论基础。     

长方体状注射模腔内纤维取向分布模拟计算

通过数值求解长方体塑料注射模腔中纤维运动的Fokker-Planck方程,得到纤维在塑料熔体中三维取向张量.计算结果表明:模腔界面附近纤维主要沿流动方向取向,模腔对称的中心面附近主要发生厚度方向的取向,而且3个方向取向中,流动方向的纤维取向度最高.此外,考虑了影响纤维取向的工艺因素,如熔体入口温度和模腔壁温、充模时间.其中,充模时间的影响较显著.     

几何平衡流道剪切流动不平衡现象的三维数值模拟

考虑惯性效应,利用分层细化流道网格技术,实现了几何平衡流道剪切流动内外不平衡现象的动态模拟,并利用正交实验方法,考察了工艺因素对内外不平衡流动的影响。研究结果表明,流动速率对内外不平衡现象影响都较大,且随着流动速率的提高,内外不平衡指数都出现减小的趋势。而熔体温度和注射压力对内外不平衡指数的影响程度反差较大,趋势相反。     

一种螺旋流道辊的数值模拟及结构优化

对已有的螺旋流道辊模型进行合理简化,运用流场仿真软件Fluent对流道辊的温度场进行了仿真分析,得到了流道辊的温度场,从而得到了流道辊内流体速率、流体温度场、辊筒表面温度场等。通过分析模拟仿真结果,得到了辊筒外表面温度不均匀的原因,并在此基础上,以提高辊筒外表面的温度分布均匀性为目标,对流道结构进行多次改进,找出一种最佳方案,明显改善了辊筒端部的温度分布均匀性,使辊面的有效利用长度延长了约50 mm。     

Numerical Simulation on Fiber Ball Filter for Porous Media Model

用多孔介质模型对纤维球过滤器内不同截泥量下的液相流场进行数值模拟,得到在过滤过程中截泥量-过滤速度-压降之间的关系,在反洗过程中截泥释放量-反洗速度-压降之间的关系.结果表明:在过滤过程中压降随着截泥量的增加呈现近似线性增加,压降随着过滤速度的增加呈现近似指数增加的趋势.     

短纤维取向对短纤维/天然橡胶复合材料性能的影响研究

研究短纤维取向度和取向角对短纤维/天然橡胶复合材料性能的影响。结果表明:短纤维取向度和取向角越大,在该方向上复合材料综合性能越好,并且表现出了各向异性的特性;短纤维胶料流动性较差,基质变形受到很大限制。通过建立实验系统实现了对短纤维取向的定性表征。