基于黏弹性热流固耦合作用的模内微装配成型过程数值模拟

模内微装配成型技术有望成为高效低成本产业化聚合物微小机械系统制造技术,而如何准确预测和精确控制热流固耦合变形仍是其工业化的技术瓶颈。为此研究建立了考虑二次黏弹性熔体充填流动边界约束作用的模内微装配成型黏弹性热流固耦合变形的理论预测模型,研究表明热流固耦合变形受控于微装配面所承受的热流固耦合压力、黏弹性支撑正应力、黏性摩擦拖曳剪切应力和微型轴的抗变形刚度,且随成型熔体注射速度提高而减小,而微型轴近表面局部跨越393 K区域的PMMA刚度急剧下降是导致微型轴热流固耦合变形随熔体注射速度增加而减小的主控因素。     

微型机械运动副模内微组装成型热流固耦合变形模拟

提出了一种新型规模化高效低成本聚合物微型机械系统模内微组装成型加工技术,并针对其成型过程特点,建立了描述模内微组装成型过程成型热流固耦合变形机理的理论模型。通过有限元数值模拟,研究了模壁温度对模内微组装成型过程的影响规律。结果表明,模内微组装成型的微装配加工精度受控于热流固耦合压力场和不均匀温度场,且其热流固耦合变形随着模壁温度的升高而增大;减小模壁温度有利于提高其微装配加工精度。     

模壁温差对水辅共注成型不平衡充填流动的影响

模拟研究了模壁温差干扰对分支形模腔不平衡充填流动的影响,揭示了其产生机理。研究表明:前沿穿透不平衡充填流动是由各分支前沿穿透流动阻力的不平衡而诱发,前沿穿透流动阻力具有自平衡特性是抑制不平衡充填流动的前提条件。在模壁温差干扰下,若芯壳层相黏度比大于1,芯层相前沿穿透流动阻力具有自平衡特性,使其前沿穿透始终处于平衡充填流动状态,若芯壳层相黏度比小于1,芯层相前沿穿透流动阻力不具有自平衡特性,使其前沿穿透始终处于不平衡充填流动状态,其不平衡充填程度随着模壁温差干扰增强而加剧,当模壁温差达到7℃时,水的前沿穿透出现单边充填流动状态。     

黏弹特性对模内微装配成型热流固耦合变形的影响

建立了综合考虑二次成型黏弹性熔体充填流动约束环境影响的模内微装配成型过程黏弹性热流固耦合变形机理的理论模型,并通过有限元数值模拟,研究了二次成型熔体黏度对模内微装配成型过程黏弹性热流固耦合变形的影响规律。结果表明,黏弹性热流固耦合作用诱导的预成型微型轴变形的驱动力来源于微装配界面形成的热流固耦合压力和黏性拖曳剪应力,而二次成型熔体流动的弹性正应力对耦合变形具有抑制作用,微装配界面的热流固耦合载荷和微型轴的变形均随着二次充填熔体的黏度增大而增大,减小二次成型熔体黏度有利于提高其微装配加工精度。     

锂离子电池放电过程瞬态生热特性分析

为探索纯电动汽车用锂离子电池在放电过程中的瞬态热特性,通过试验测试得到不同温度下的内阻和不同放电倍率下的温升曲线,计算出不同放电倍率下的瞬时生热率;根据0.5C放电倍率下的瞬时生热率和内阻生热率,求出熵热(可逆反应热)系数变化曲线,分析锂离子电池熵热特性对瞬态生热特性的影响。分析结果表明:锂离子电池的瞬态热特性主要受电池内阻热和熵热(可逆反应热)的瞬态特性影响;熵热是影响电池放电过程中温度波动的主要因素,在放电中期会出现由相变反应引起的吸热现象;在小倍率放电过程中,熵热对电池温度场的影响大于内阻热,而在大倍率中则相反。通过分析,可以为电池瞬态生热模型的建立与完善提供依据。     

黏弹性热流固耦合作用诱导聚合物变形的机理

模内微装配成型有望成为高效低成本产业化聚合物微型机械制造技术,而如何准确预测和精密控制其二次成型过程的黏弹性热流固耦合变形仍是其工业化的技术瓶颈。基于考虑微装配界面周围高温黏弹性熔体流动环境边界约束作用,建立了描述模内微装配成型黏弹性热流固耦合作用诱导聚合物变形的理论模型。研究表明,黏弹性与纯黏性熔体热流固耦合的本质区别在于熔体的弹性特性能有效抑制微装配界面的热流固耦合作用,使得预成型微型轴的变形和装配界面的热流固耦合载荷均随二次成型熔体松弛时间的延长而减小,且其变形受控于微装配界面所承受的黏弹性热流固耦合压力、黏弹性支撑正应力和黏性拖曳剪切应力,选用高弹性二次成型熔体有利于抑制黏弹性热流固耦合变形,可提高微装配加工精度。