注塑模腔塑料熔体流场流动路径分析

提出一种新的确定注塑成型充模阶段塑料熔体前沿位置的当量距离法 ;并按照流动路径与熔体前沿尽可能正交的原则将模具型腔划分为由浇口起始的若干条流动路径 ,将各条流动路径与不同时刻熔体前沿交织而成的网格用于注塑成型过程的数值模拟计算 ,完成了对注塑制品收缩率的预测     

注塑模腔塑料熔体流场流动路戏分析

提出一种新的确定注塑成型充模阶段塑料熔体前沿位置的当量距离法；并按照流动路径与熔体前沿尽可能正交的原则将幕人型腔划分为由浇口起始的若干条流动路径，将各条流动路径与不同时刻熔体前沿交职而成的网格用于注塑成型过程的数值模拟计算，完成了对注塑制品收缩率的预测。     

金属粉末动态注射成型充模过程的理论分析

基于连续介质理论和幂率模型,研究振动场对金属粉末喂料熔体充模过程的影响,建立了适合金属粉末喂料熔体等温填充中心浇口圆盘型腔的过程的物理模型和相应的数学模型,通过对数学模型的推导求解,得到了喂料熔体动态充模过程的速度分布方程、熔体前沿位置方程以及模腔入口压力方程.实验表明,在振动场作用下的熔体充模过程中,当平均注射流率不变且振动频率固定时,模腔入口处压力随振幅的增大而波动上升.理论计算的模腔压力值与实测值吻合较好,证明了理论计算的正确性.     

脉动力场下的熔体充模能力及模腔压力响应

利用螺旋流道模具模腔狭长的特点,通过测量制品长度研究了脉动力场对注塑过程中熔体充模能力的影响,进而利用高灵敏度的熔体压力传感器和数据采集系统,对熔体充模及保压过程中的模腔压力进行了实时测量和分析.实验结果显示,在脉动力场作用下,熔体在模腔中的流动长度增加,充模压力提高.分析证明,由于振动的引入,熔体粘度降低,压力传递过程损耗减小,熔体充模能力提高,有效保压时间延长,有利于制品的填充压实.     

一类复杂型腔内聚合物充模过程的数值模拟

基于一类厚度不均衡的三维复杂型腔,对聚合物注射成型的充模过程进行数值模拟.型腔不规则边界的处理采用区域扩充法,拟建立Navier-Stokes方程和Level Set方程耦合的两相流体模型,采用同位网格有限体积法及SIMPLE算法对模型分别进行离散和求解.基于上述模型和算法,对复杂型腔内熔体的流动和前沿界面的发展变化进行有效模拟,捕捉这类厚度不均衡型腔充模过程中的"跑道效应"与"喷泉效应".数值结果表明区域扩充法与有限体积法结合是有效的,能够模拟相对复杂型腔内聚合物熔体的充模过程.     

二维注塑充模过程有限分析解

温度与压力的分布是影响注塑成型的很重要的因素，在充模过程中正确预测温度与压力的分布是注塑成型的关键性技术之一。该文以注塑模型中聚合物的流变行为的理论入手，根据流变学原理及粘弹性力学理论，建立了聚合物熔体在簿缝型内流动的压力方程和温度方程，推导出注塑成型充填过程的有限分析解；对两浇口同时进浇的二维矩形充填过程进行了模拟，现有文献中的实验结果相比较，模拟结果与实验结果一致，结果证明文中建立的方程有限分     

气体反压化学发泡注塑产品泡孔结构形成与演变过程的实验研究

以标准拉伸样条为研究对象，系统探讨了气体反压工艺中反压压力和作用时间对化学发泡注塑成型过程中熔体发泡行为的影响。根据实验获得的结果，提出了前沿泡孔不破裂的临界反压压力、熔体不发泡的临界反压压力和二次发泡卸压时间，并揭示了气体反压技术对化学发泡注塑过程中熔体发泡行为的影响机理。     

快速热循环注塑成型技术及其数值模拟研究进展

综述快速热循环注塑成型(rapid heat cycle molding,RHCM)的基本原理和技术特点,归纳电阻加热、对流加热、电磁感应加热和辐射加热等模具型腔加热方法的特点,分析RHCM模具结构的设计方法和加工技术,介绍RHCM工艺参数优化控制的研究现状,概括RHCM快速加热、熔体充填流动及塑件质量分析的数值模拟技术;提出应进一步开发高效和经济的模具型腔加热技术,探索复杂3维塑料制品RHCM注塑模具结构设计和加工方法,优化成型工艺参数,研究快速变模温环境下聚合物熔体流动成型的数值模拟技术,将RHCM与气辅、水辅成型和微孔发泡注塑等技术相结合,拓展其应用领域,推动快速热循环绿色注塑技术的产业化进程。     

注射工艺参数对超薄塑件成型影响实验研究

超薄塑件在微机电领域具有巨大的应用潜力,为研究其注塑成型特性,设计制造了一可成型超薄塑件的模具,利用正交试验方法和数值模拟技术研究了各工艺参数（注射速度、注射压力、熔体温度及注射量等）对超薄塑件注塑成型充模过程的影响．研究结果表明注射量及注射速度对超薄塑件注塑成型的填充起主导作用,提高注射速度能大幅度地提高填充率;熔体温度和注射压力相对于注射量和注射速度只起次要作用,但在填充过程中,较高的熔体温度和注射压力也是必要的．该结论为深入开展超薄塑件成型缺陷（如翘曲、熔接痕）的形成机理研究提供了有益的借鉴．     

壁面条件对异向锥形双螺杆挤出硬质聚氯乙烯过程的影响

 数值模拟了壁面条件对异向锥形双螺杆挤出硬质聚氯乙烯（RPVC）过程的影响。由Navier线性滑移定律确定螺杆壁面熔体所受的剪切应力与熔体滑移速度的关系,在不同壁面条件下,使用Polyflow软件的Eolution法,数值计算了异向锥形双螺杆计量段流道内RPVC熔体的体积流量和三维等温流场。结果表明,熔体在螺杆壁面无滑移时,螺杆流道内熔体速度大,速度梯度大,剪切速率等值线形状不规则,分布杂乱。当滑移系数小于104Pa·s/m时,锥形双螺杆流道内熔体的体积流量不变。当滑移系数大于104Pa·s/m时,随着滑移系数的减小,锥形双螺杆流道内熔体的体积流量增大,速度梯度减小,压力和剪切速率梯度减小,参考线上熔体压力波动减小。因此,改善壁面条件有利于提高聚合物螺杆挤出过程的稳定性,降低制品的残余应力,提高制品质量。     

磁流变液壁面滑移特性研究

为了研究磁流变液在不同磁场作用下的壁面滑移特性,依据圆筒剪切流体动力学理论推导了磁流变液的滑移速度计算公式,设计并搭建了用于检测磁流变液壁面滑移特性的实验装置.利用导磁光滑壁面的圆筒剪切磁流变装置分别检测分析了不同磁场强度下的磁流变液的液粘阻尼和力学性能,建立了低剪切速率下磁流变液的滑移速度与剪切应力之间的关系曲线.实验结果表明:磁流变液在不同磁场作用下发生流变时会出现壁面滑移现象;其滑移速度随剪切应力的增加而增大,进而由近似线性增长的弱滑移状态转变为非线性增长的强滑移状态;当施加的磁场强度由47.0 mT增大至70.5 mT和94.0 mT时,磁流变液的滑移转变临界应力值由3.30 kPa增大至6.08 kPa和7.20 kPa,但其滑移转变临界应力值的增比却由原先的84%降低至34%.结论:提高磁场强度对磁流变液的壁面滑移效应虽有一定的抑制作用,但是随着磁场强度的继续增大,磁场的抑制效能逐渐减弱.     

污泥屈服特性与壁面滑移临界条件

为了确定脱水污泥的屈服特性、发生壁面滑移时的临界剪切应力值,采用平行板旋转流变仪(R/S+CPS)和高速摄像机(Trouble Shooter)对较低含水率的脱水污泥进行试验,同时借助直线标记法、屈服应力对剪切速率的敏感度以及通过稳态扫描来分析剪切应力剪切速率数据对平行板间距的依赖性,从而判别滑移的存在并得到临界条件。结果表明,含水率为83%的污泥在剪切速率为5~60 s -1作用下,表现出剪切稀化,并且由于可能是存在壁面滑移的原因,致使屈服应力对剪切速率敏感,其值随着剪切速率的增加而减小。对于含水率为84%、85%、86%的脱水污泥,明显地观察到壁面发生滑移,而且对比多组不同工况下的剪切应力剪切速率数据,发现不重叠;而对于含水率为88%的污泥,其两种现象恰恰相反。产生的壁面滑移速度随着壁面剪切应力的增大而增大。因此含水率以及剪切应力对污泥壁面滑移速度是有一定影响的,甚至可能存在临界剪切应力值。     

液压脉振注射成型过程的能耗分析

为降低液压脉振注射成型过程的总体能耗,文中对成型过程中螺杆轴向振动对熔体注射充模各阶段能耗的影响进行了研究,建立了振动力场作用下熔体流经圆管形流道的数学模型,推导出了相应的能耗表达式;并讨论了螺杆轴向振动振幅对注射成型总体能耗的影响.理论分析和实验结果表明:振动力场的引入使得注射过程总体能耗减小;螺杆轴向振动振幅在一定范围内变化时,能耗随振幅的增加而减小,振幅存在一个使得能耗最小的最佳值.     

金属粉末动态注射成型充模过程分析

本文基于连续介质理论和幂率模型,研究了振动场对金属粉末喂料熔体充模过程的影响,建立了适合金属粉末喂料熔体等温填充中心浇口的圆盘型腔过程的物理模型和相应的数学模型,并对数学模型进行了推导求解,得到了喂料熔体动态充模过程的速度分布方程、熔体前沿的位置以及模腔入口压力的解析解,并应用实验数据检验了理论计算的结果,说明了理论计算的正确性。     

振动作用下单螺杆挤出机内聚合物熔体的流动

提出了一种求解二维耦合流场的有限差分数值模拟新方法，避免了求解压力Poisson方程。对振动力场作用下聚合物熔体在单螺杆挤出机螺槽内的流场进行了数值计算，得到了不同时刻螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力分布。结果表明，振动将导致螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力周期性变化，当振动扰动系数较大时，螺槽展开方向甚至会出现瞬时压力反流．最后，通过剪切应力的分布曲线证明本研究所得结果的正确性。     

超薄注塑充模中的次相剪切效应

为克服超薄注塑充模的困难,定义了主、次相剪切的概念,分析了超薄注塑剪切场.根据泊肃叶方程,通过狭缝流变实验,重点讨论了超薄注塑过程中次相剪切对表观黏度、表观剪应力的影响,分析了次相剪切与粘性升温、入口压力的关系,发现次相剪切能有效改善超薄注塑中的熔体充模.文中还提出了超薄导光板的表面微特征混排设计方法,使熔体在流动平面内形成次相剪切,有效提高了制件填充率,验证了次相剪切效应的理论正确性.     

液压脉振注射成型过程能耗分析

为降低液压脉振注射成型过程中的总体能耗,对成型过程中螺杆轴向振动对熔体注射充模各阶段能耗的影响进行了研究,建立了振动力场作用下熔体流经圆管形流道的数学模型,推导出了相应的能耗表达式并讨论了螺杆轴向振动振幅对注射成型总体能耗的影响。结果表明,振动力场的引入使得注射过程总体能耗减小;在螺杆轴向振动振幅变化的一定范围内,能耗随振幅的增加而减小;振幅存在一个使得能耗最小的最佳值。实验结果验证了以上结论。     

聚合物动态流变研究中惯性力项对熔体粘性行为的影响

针对忽略和不忽略惯性力项对熔体粘性行为的影响2种情况,分别推导出振动场中流经毛细管的聚合物熔体剪切应力、剪切速率和表观粘度的计算公式.研究结果表明,当不忽略惯性力项的影响时,这3个参数与毛细管几何尺寸、毛细管体积流量的脉动、毛细管压力降的脉动、应力和应变相位差以及聚合物材料特性等因素显著有关,使得在相同的振动力场中,熔体剪切应力、剪切速率的计算结果比忽略惯性力项时的结果小,而熔体表现粘度的计算结果比忽略惯性力项的时结果大;不忽略惯性力项影响所得到的计算结果更客观地反映了聚合物的振动剪切流变行为.     

临界外推滑移长度的解析、测量及其流变学意义

给出用恒速型毛细管流变仪研究熔体挤出畸变时,计算熔体壁滑速率和外推滑移长度的原理和方法,采用2种聚合物样品HDPE（高密度聚乙烯）和EPDM（三元乙丙橡胶）验证计算方法。求得样品的壁滑速率在每秒几厘米的量级,临界外推滑移长度在毫米数量级。由此进一步探讨壁滑的分子机理和界面机理,指出发生显著熔体壁滑、压力振荡和挤出物表面畸变的前提条件是,熔体具有线形分子链且发生强缠结以及熔体/模壁间具有强吸附边界。     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．