氣輔共注成型工藝的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氣輔共注成型是一種先進(jìn)聚合物成型工藝，融合了共注成型和氣輔成型的優(yōu)點(diǎn)，是一種生產(chǎn)高性能、低成本制品的環(huán)境友好成型技術(shù)，最有希望解決未來(lái)重大工程材料問(wèn)題。然而迄今為止，國(guó)內(nèi)外有關(guān)氣輔共注成型研究報(bào)道卻相當(dāng)罕見(jiàn)?；跉廨o共注成型技術(shù)的先進(jìn)性與研究匱乏這一突出矛盾，本文對(duì)氣輔共注成型工藝進(jìn)行了數(shù)值模擬研究和實(shí)驗(yàn)研究，主要取得如下成果： 1.針對(duì)氣輔共注成型工藝聚合物熔體充模流動(dòng)特點(diǎn)，基于流體動(dòng)力學(xué)、聚合物流變學(xué)理論，經(jīng)合理假設(shè)，建立了

2、描述氣輔共注成型聚合物熔體充模流動(dòng)過(guò)程的全三維瞬態(tài)等溫粘彈性理論模型。 2.基于Mini-Element法、罰函數(shù)法、Galerkin法、EVSS/SU法等混合有限元穩(wěn)態(tài)離散技術(shù)，建立了求解氣輔共注成型熔體充模流動(dòng)過(guò)程全三維粘彈性理論模型的穩(wěn)態(tài)有限元數(shù)值離散模型。并采用時(shí)間依賴(lài)的Lagrange移動(dòng)界面技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了氣泡界面的追蹤、重構(gòu)和更新。基于該研究的數(shù)值模擬程序，實(shí)現(xiàn)了氣輔共注成型中氣體在粘彈性聚合物熔體內(nèi)穿透的動(dòng)力學(xué)行

3、為的有限元數(shù)值模擬，并建立了氣泡在粘彈性聚合物熔體內(nèi)穿透過(guò)程中的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)等變量的分布規(guī)律。 3.通過(guò)對(duì)氣體在粘彈性聚合物熔體內(nèi)穿透的動(dòng)力學(xué)行為全三維的數(shù)值模擬，研究了松弛時(shí)間和熔體粘度對(duì)聚合物熔體殘留在圓管壁面的剩余壁厚的影響規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)，在低剪切速率下，熔體的剩余壁厚分?jǐn)?shù)隨松弛時(shí)間增大而增大，但在較大剪切速率下，松弛時(shí)間對(duì)剩余壁厚分?jǐn)?shù)的影響趨勢(shì)剛好相反。這一結(jié)論與YijieWang等人對(duì)氣泡在非牛頓流體中穿透實(shí)