氣輔共注成型工藝的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、氣輔共注成型是一種先進聚合物成型工藝，融合了共注成型和氣輔成型的優(yōu)點，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)，最有希望解決未來重大工程材料問題。然而迄今為止，國內(nèi)外有關(guān)氣輔共注成型研究報道卻相當(dāng)罕見。基于氣輔共注成型技術(shù)的先進性與研究匱乏這一突出矛盾，本文對氣輔共注成型工藝進行了數(shù)值模擬研究和實驗研究，主要取得如下成果： 1.針對氣輔共注成型工藝聚合物熔體充模流動特點，基于流體動力學(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過程的全三維瞬態(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過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。并采用時間依賴的Lagrange移動界面技術(shù)，成功實現(xiàn)了氣泡界面的追蹤、重構(gòu)和更新?；谠撗芯康臄?shù)值模擬程序，實現(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)穿透過程中的速度場、壓力場和應(yīng)力場等變量的分布規(guī)律。 3.通過對氣體在粘彈性聚合物熔體內(nèi)穿透的動力學(xué)行為全三維的數(shù)值模擬，研究了松弛時間和熔體粘度對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)隨松弛時間增大而增大，但在較大剪切速率下，松弛時間對剩余壁厚分?jǐn)?shù)的影響趨勢剛好相反。這一結(jié)論與YijieWang等人對氣泡在非牛頓流體中穿透實