粘弹性聚合物熔体注射成型模型化理论与数值模拟研究

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1、摘要注辫残銎跫聚会物夔主要藏黧鞠工方法之一，或型过毽中聚合穆簧经历薅体流动和固化等非等滠、菲平衡过程，由于聚合物的粘弹饿，流动过程中建立的剪切皮力、法向碰力和大弹性形变在固化过程中不能完全松弛，在制晶中形成残余虚力和取向，对制品斡杏几械窥光学性能蠢着重要影B彝。为构造能够糖述注囊砉娥穗中聚合物繇爱熬瓤琢雯与叛鼹形态结鞠变纯鳆滋璐鞠数学模鍪，预溺残余应力和取向的变化及形成规律，本文对粘弹性聚合物熔体注射成型的模型化理论和数值模拟方法进行了研究，主要工作如下：1．撮摇连续分矮力学兹基本穰念器j}乎簌不器}遂熬力攀基

2、本理论，攘导密可描述粘弹性流体大弹褴形变、非等濑和可压缩流动的Leonov本构模烈，重点对不同条件下的Leonov模型谶行了分析，建立了适用于不同。跨况的Lconov模型，并绘出了确定模型参数的方法。2．基于不鼹瀑嶷下裣弛对阂谱可敬通过承平和垂直移渤进行叠翔韵暇设，建立了一种豳动态流变数据计算水平活化能及垂直活化能，通过对动态流变曲线进行水平、垂直移动生成动态流变主曲线的方法，较采腭经典彝雩漫叠秘(只送行东平移动)皇或主麴线静方法其瓷雯广泛豹遂蠲注。3．采用循环平均假设，忽略模壁温度的周期变化，将模具的传热简化

3、为三维稳态热传母问题，考虑到注射模的结构特点(型腚为狭缝面，冷却孔缨长)，建立了注射模三缎温度场的边赛积分方程及数僮求解方法，开发出注射穰三维温度场边界元计算软捧。4．建立了求解粘弹性聚合物熔体在薄壁激腔中充模／保压过程的数学模型，实现了注射成型过程中流动应力和分子取向建立及松弛过程的数值摸接，磅究了熔体温度、模暴遗疫窥注瓣速搴等工兹条{孛对分子撩缝取向的影响，取得了与实验相符的结果。本文研究工作得到国家“863”毒卡划项基(2002AA336120)“基于模拟贫真豹聚合秘成鍪蕊工—檄鼹结稳演化一制品囊量捡翩的

4、研究”资秘。关键词：注射成型微观结构本构模型粘弹性分子取向残余应力数值模拟ABSTRACTInjectionmoldingisoneofthemostwidelyemployedmethodofpolymerprocessing．Theflowofpolymermeltsinacoldcavityisatypicalexampleofanunsteady,non—isothermalflowofviscoelasticfluids．Everyparticleinthematerialexperiencesaco

5、mplexthermo—mechanichistorywhichisimportantsincetheviscoelasticnamreofthepolymerresultsindevelopmentofshearstressandnormalstressandlargeelasticdeformationduringflowwithsubsequentincompleterelaxationduringthecoolingstage．Theresultantresidualstresses．whichdete

6、rminetheorientationinthefinalmoldedpart．theorientationisimportantsinceitinfluencesthemechanicalandopticalperformanceofthemoldedpart．Becauseofthecomplexityoftheprocess，numericalsimulationisessentialtounderstandthemechanismbehindorientation．Theobjectiveofthist

7、hesisistodevelopanumericalsimulationmodelforthebuildupandrelaxationofstressesandmolecularorientationininjectionmoldingprocessofamorphouspolymer．乃efollowingworkshavebeenfinished：1．Intermsofcontinuummechanicsandnonequilibriumirreversiblethermodynamicstheories，

8、compressibleLeonovconstitutivemodelisderivedtodescribelargerecoverableelasticstraindevelopmentinnon—isothermalflowofcompressibleviscoelasticmelts．Itistemptingtospecifythemodelandthencompareittob