注塑成型喷射现象数值模拟及机理分析

喷射是熔体充填过程中一种特殊流动形态,也是注塑成型的不良现象,为了预测射流长度、形态演化,揭示喷射的产生机理,建立了粘性、非等温的熔体三维流动模型,构造了熔体流动前沿演化的输运方程。用有限体积法离散控制方程,提出了压强与速度及速度与温度的两重解耦合方案,开发了模拟程序,分析了模拟成型过程中粘性力、惯性力、速度、温度、压力等物理量的大小及变化规律。基于模拟结果分析了粘性力、惯性力的大小对喷射的影响,发现:当惯性力大于粘性力时产生喷射现象,随着粘性力增大,射流变为蛇形流;射流长度依赖于注射速度,速度越大,射流越长,熔体温度对射流长度基本没有影响。此外,实验结果表明,注塑成型喷射现象数值模拟及机理分析方法可以较好地预测射流长度、蛇形流的形态以及蛇形流中、后端摆动幅度。     

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悬浮液中纤维的运动和旋转行为在许多现代工业领域都非常重要. Jeffery解析得到 了牛顿流中椭球型纤维的动力学演化方程,但方程只有在平面简单剪切和拉伸流的条 件下才有解析解. 采用数值求解时,由于方程中$\cot \theta $的存在会出现奇异性. 采用随体坐标的方法,消除了方程的奇异性,算法的有效性通过与解析解的比较得到了 验证,并为复杂流场下纤维的动力学数值计算提供了一个可行的方法.     

注塑模充模过程的数值分析

利用非等温、粘性广义Hele－Shaw流动理论,建立了三维薄壁型腔塑料熔体充填过程的数学模型．耦合利用有限元／有限差分法数值求解压力和能量方程,实现充模过程的动态模拟．     

高压处理对聚丁烯-1/聚丙烯共混物结晶结构及力学性能的影响

利用广角X射线、示差扫描量热仪和电子扫描显微镜研究了不同压力下聚丁烯-1/聚丙烯(iPB-1/iPP)共混物的结晶情况.结果表明，较高的压力能够有效抑制iPB-1和iPP的相分离，细化iPB-1富集区的尺寸，从而抑制iPB-1中form Ⅱ的生长，为form Ⅰ’的生成争取空间；高压下产生的γ-iPP晶能够诱导form Ⅰ’成核，促进form Ⅰ’的生成，且共混物中生成的form Ⅰ’结构更稳定，能够在较高的压力范围内(200～500 MPa)稳定存在.较小尺寸的iPB-1富集区、form Ⅰ’相iPB-1以及γ-iPP的形成，能够提高iPB-1/iPP共混制品的断裂强度和断裂伸长率，改善其力学性能.     

二维X射线衍射光谱原位检测单轴拉伸过程中等规聚丙烯晶体的结构演变

聚合物制品在使用过程中，人们最关心的是它的使用失效条件，失效的重要体现就是材料的屈服。目前为止，人们普遍利用位错理论来解释聚合物材料的屈服现象，该理论关注的是晶体的取向和破坏现象，而忽略了晶体的形变和受力情况。事实上，晶体的取向和破坏只是屈服的结果，晶体承受应力的能力才是屈服的直接原因。因此，从晶体的受力和非均匀形变入手研究了聚合物制品的屈服行为，期望为理解聚合物材料的失效行为提供新思路。这里选取被人们广泛使用的等规聚丙烯(iPP)材料作为研究对象，将iPP熔体在不同温度下等温结晶制备出具有不同片晶厚度iPP样品，利用二维广角X射线衍射光谱原位监测了拉伸过程中iPP样品的晶体破坏和晶体取向过程。首次利用“覆盖法”对二维X射线衍射图进行了处理，原位观察了(110)晶面在拉伸过程中的2θ角的变化，区分出了两个方向上(平行于拉伸方向和垂直于拉伸方向)晶体形变的非均一性。结果表明：对于不同片晶厚度的iPP晶体，在单轴拉伸过程中，晶体在不同方向上的受力和形变均是不同的，即晶体的非均一形变是一种普遍现象；晶体的破坏和取向总是同时发生，都是从屈服点位置处开始，这和片晶厚度无关；而晶体破坏时对应的临界...