模外装饰鼠标外壳贴膜工艺仿真及模具改进

采用FORTRAN语言设计编写DSGZ黏弹性本构模型的材料子程序嵌入至ABAQUS软件中,然后基于模外装饰工艺原理,对六个鼠标外壳贴膜工艺成进行模拟计算,成型后薄膜的最薄厚度为0.183 mm,薄膜在X方向最大变形量为7.417 mm,薄膜在Y方向最大变形量为4.107 mm。通过增大鼠标之间的左右距离同时减小鼠标之间的前后距离,改进之后薄膜的最小厚度为0.184 3 mm,薄膜在X,Y方向上的最大变形量分别为7.104,2.574 mm,其较改进前分别减少了4.22%,37.3%。     

薄膜表面装饰工艺参数DOE分析

基于薄膜表面装饰工艺原理及DSGZ黏弹性本构模型的ABAQUS用户材料子程序,对鼠标外壳贴膜的工艺过程进行仿真分析。分析结果表明,薄膜的厚度最厚为0.200 4 mm,最薄为0.182 1 mm,在X方向上的最大变形量为8.01 mm,在Y方向上的最大变形量为2.939 mm。然后对模外装饰贴膜工艺参数进行DOE分析,分析结果表明,模腔的真空度、常压加压时间、高压加压时间对其厚度的标准偏差具有较大的正效应,高压加压时间对其在X、Y方向变形量的标准偏差也具有很大的正效应。     

鼠标外壳模外装饰贴膜技术工艺参数分析

以聚丙烯(PP)薄膜材料对鼠标外壳进行模外装饰(OMD)贴膜,采用有限元方法对该成型过程进行模拟仿真,获得了薄膜的厚度分布、应力分布及其在X,Y方向的变形分布。分析了不同工艺参数对鼠标外壳OMD贴膜成型的影响。贴膜工艺的最佳工艺参数为:初始压边力为300 N、加载温度为130℃、真空度为0.02 MPa、高压压强为0.15 MPa。     

基于Giesekus黏弹性本构的注射成型数值算法研究

针对熔体的黏弹性特征,考虑熔体流动过程中的惯性作用,基于Giesekus模型建立了注射成型中熔体流动的黏弹性理论模型。将黏弹性本构方程整合为含瞬态项、对流项和源项的偏微分方程,基于有限体积法离散,提出了黏弹性本构方程的离散方法。借鉴有限元框架下的黏弹性离散分裂算法（DEVSS）,发展了以有限体积法为基础的黏弹性离散分裂算法（FVM-DEVSS）,开发了三维黏弹性流动的计算程序。用经典充分发展的4∶1收缩流验证方法的有效性,再结合充模流动实验,正确预测了熔体流动前沿、浇口压力及熔接线位置,通过光弹实验结果再次证明了本文方法的有效性。结果表明,本研究所发展的黏弹性算法可以有效表达熔体的黏性和弹性对流动压力的影响,而且能准确预测两股熔体相遇时熔接线的位置及形成过程。此外,本文黏弹性算法有效准确地计算了熔体充模过程中的流动诱导应力。     

模外装饰贴膜材料力学性能研究

以对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为膜外装饰贴膜材料,对其进行不同温度和不同拉伸速度的高温单向拉伸实验,得到相应条件下PMMA的真实应力真实应变曲线,分别计算出不同温度和不同应变速率的DSGZ本构模型系数,将DSGZ模型的理论预测曲线与其拉伸实验数据曲线进行对比分析。结果表明,在同一温度下,随着应变速率的增大,其真实应力、拉伸比和屈服强度也相应地增大;在同一应变速率下,随着温度的逐渐升高,PMMA的应变软化和屈服现象随之减弱直至消失,其真实应力也明显减小;DSGZ模型的预测曲线与其实验数据曲线基本一致,DSGZ能够较真实地反映PMMA的力学性能。     

基于模外装饰的鼠标贴膜仿真及其工艺参数优化

以聚丙烯（PP）为薄膜材料,对鼠标外壳进行模外装饰（Out side Mold Decoration,OMD）贴膜,采用有限元方法对该成型过程进行模拟仿真,获得了薄膜厚度的分布及其在X、Y方向变形分布,分析了影响薄膜成型的工艺参数,以成型后薄膜厚度平均值的标准偏差及其在X、Y方向变形量的标准偏差同时最小为目标,采用试验设计（DOE）中的正交数组法对其各项工艺参数进行优化分析,得到了最优的工艺参数,达到了薄膜厚度分布更均匀和其变形精度更高的目的。     

PE80燃气管道的应力松弛模型与实验验证

采用实验方法研究聚乙烯(PE)管道在机械载荷条件下的应力松弛行为,通过卷积分解析法和基于Maxwell模型的有限单元数值模拟法对其进行验证。结果表明,在小应变下采用Boltzmann叠加原理推导出的PE黏弹性本构模型可用于预测PE管道的应力松弛行为;基于实验参数,利用有限单元法能有效地对PE的黏弹性行为进行预测。     

汽车仪表盘外壳模外装饰工艺仿真及其参数全局优化

以聚碳酸酯（PC）为薄膜材料,采用有限元方法对仪表盘外壳模外装饰（OMD）贴膜成型进行仿真,得到薄膜厚度的分布及其在x、y方向上的变形分布,在此基础之上,以三者的标准偏差同时最小来设计目标函数,采用试验设计的方法来建立近似模型,最后对贴膜工艺参数进行全局优化分析。结果表明,基于椭圆向基神经网络模型（EBF）模型采用自适应模拟退火算法（ASA）全局优化算法对OMD工艺参数进行优化分析所得到的结果无论在厚度分布还是变形精度上的效果都最好。     

异型材挤出成型过程三维等温黏弹性的数值模拟

针对异型材挤出成型流动过程的特点，基于PTT黏弹性本构模型，经合理假设，建立了描述其成型过程的三维等温黏弹性理论模型，并通过DEVSS／SUPG、最小元法Mini—Element和罚函数法等稳态有限元技术，建立了与该模型相适应的快速收敛的稳态有限元数值算法，并以此通过有限元数值模拟，系统研究了松弛时间和进口流量对异型材挤出成型过程的影响，得出了离模膨胀随松弛时间、进口流量增大而增大的规律。并通过理论分析，揭示了第一法向应力差决定离模膨胀的机理。数值模拟结果与传统的挤出实验研究结论相吻合。     

高速微注射成型中熔体充填模式及裹气机理研究

塑料为了准确模拟聚合物熔体在型腔中的流动及前沿位置和形态,建立了熔体、气体两相流流动模型,构造了熔体流动的黏弹性本构关系,用无量纲方法建立了熔体流动前沿的气体、熔体流动的统一控制方程和本构方程,并采用水平集方法预测和跟踪熔体流动前沿,模拟了熔体在低速、中速、高速条件下的流动状态和充填模式,分析了高速微注射成型中气孔产生的原因和可能出现的位置,开展了实际产品的高速微注射成型实验,比较了模拟结果和实验结果。研究表明,熔体充填模式与注射速度、材料特性、型腔尺寸密切相关,在喷射充填模式下可能产生裹气。     

橡胶材料黏弹本构关系研究综述

主要从橡胶材料黏弹性能的影响因素、黏弹本构模型及与黏弹本构关系相关的试验3个方面对国内外橡胶材料黏弹本构关系的研究现状进行了系统的总结和分析,并对橡胶材料黏弹本构关系未来的发展方向提出了建议。     

黏弹流体动态黏度数学模型与实验研究

针对经典Maxwell本构模型的局限性进行了相应的非线性修正,提出了一种新的黏弹本构模型,利用修正模型和基于黏性耗散机理建立的黏滞动力方程,得到了振动剪切流场黏弹流体的动态黏度函数.通过将动态黏度函数应用于简单振动剪切流,得到了与传统计算方法相一致的结果.最后,进行了同轴圆筒动态流变实验.实验数据与垂直叠加振动剪切流场中LDPE熔体黏度的理论值进行了对比,发现动态黏度函数在小振幅范围内具有较好的预测能力.     

低密度聚乙烯熔体毛细管挤出的数值模拟

借助2种微分型黏弹性本构模型DCPP模型和S-MDCPP模型来描述支化高分子熔体的复杂流变行为,并采用离散的弹性黏性应力分裂方法（DEVSS）/迎风流线方法（SU）解决黏弹性流体流动过程中的对流占优问题以及缺少椭圆算子的问题,进而用基于有限增量微积分（FIC）方法的压力稳定型分步算法求解质量守恒方程、动量守恒方程,对低密度聚乙烯（PE-LD）熔体在毛细管中的流动情况以及挤出胀大过程进行模拟,并把模拟结果和实验结果进行比较。结果表明,在低剪切速率时,模型预测的挤出胀大比和壁面剪切应力与实验结果比较接近;2种模型预测的速度、应力以及主链拉伸的吻合程度较好,说明2种模型均能较好地预测PE?LD熔体在毛细管中的复杂流变行为;同时表明计算S-MDCPP模型时所采用的算法是可靠的。     

单螺杆挤出过程熔体输送段数值模拟方法

综述了应用于螺杆挤出成型过程熔体输送段数值模拟的各种计算方法，根据挤出过程聚合物流场控制方程，介绍了几种有代表性的聚合物本构关系，包括线性黏弹性和非线性黏弹性本构方程。概述了有限差分法、有限元法、有限体积法和边界元法等数值计算方法的特点和应用范围，并针对聚合物熔体流动模拟中的迭代收敛性和稳定性、耦合和解耦合、高Weissenberg数等问题进行了讨论，指出应该根据研究目的和实际情况选择适宜的本构方程和数值方法。     

结晶型聚合物注射成型数值模型优化

以聚丙烯为研究对象,分析了结晶型聚合物注射成型过程中晶态结构对成型工艺的影响,提出了结晶项和黏度变化因子的计算模型,优化了聚合物宏观本构方程。通过实例的模拟分析和对比,证明所提出的基于结晶微结构特征的优化模型是行之有效的。该模型为注射成型的准确模拟和制品性能预测提供了依据。     

遗传算法在动态黏弹性模型参数拟合中的应用研究

为了研究聚合物材料弹性变形对微结构成型制品变形的影响,采用仿真分析手段对环烯烃类共聚物(TOPAS-COC)材料的滚动热压成型进行了模拟计算,并对TOPAS-COC聚合物材料黏弹性模型参数进行了拟合。通过比较改进的遗传算法和最小二乘法拟合的结果,发现遗传算法在寻找动态黏弹性模型参数中具有很好的寻优功能。利用平移原理获得参考温度下主曲线,将拟合得到的模型参数输入非线性有限元软件Abaqus中进行仿真模拟,正交实验结果表明,适当增加温度、减小预压紧量以及减小滚动速度可以降低弹性回复对微结构弹性变形的影响。     

聚苯乙烯/CO2发泡体系的气泡生长过程模拟

以聚苯乙烯/CO2发泡体系为研究对象,利用细胞模型推导出了基于牛顿流体本构方程、幂律流体本构方程、dewitt黏弹性本构方程3种本构方程的气泡生长数学模型,通过比较分析得出了最适合该发泡体系的气泡生长模型,并研究了熔体弹性和非牛顿性质等物性参数对气泡生长过程的影响。结果表明,dewitt模型能更加准确地反映实际的气泡生长的过程;聚合物熔体弹性在生长初期对气泡生长有明显的促进作用;聚合物熔体的非牛顿性质对于气泡生长全过程都有影响。     

非牛顿流体搅拌流场的数值模拟研究进展

对非牛顿流体搅拌流场数值模拟过程中的控制方程、旋转桨叶的处理以及数值计算方法三个方面进行了综合论述。阐述了广义牛顿流体模型形式简单、计算量低,在非牛顿流体搅拌流场数值模拟过程中应用广泛;黏弹性流体本构方程具有高度的非线性,采用计算流体力学(CFD)方法对其搅拌流场进行数值模拟难度较高,目前仍处于起步阶段;通过合理简化黏弹性流体本构方程以及采用恰当的数值离散方法,有助于在黏弹性流体的搅拌流场数值模拟中取得进展。     

双弹簧、双活塞力学模型在颗粒填充聚合物复合材料粘弹性质描述中的应用研究

推导了双弹簧、双活塞黏弹性力学模型的本构方程。在多功能试验机及轮廓摩擦磨损仪上考察了CuO、Al2O3及Cu等无机物颗粒填充聚酰胺1010复合材料的静态蠕变特性和松弛特性。实验结果表明,该力学模型能较好地反映颗粒增强聚合物复合材料的黏弹性质。     

注塑制品内应力计算的非线性黏弹性本构方程

在聚合物黏弹性理论的基础上，构建了新的注塑制品内应力计算的四元件串联力学模型，并推导了其瞬态黏弹性响应的非线性本构方程，给出了聚合物材料参数弹性模量和黏壶系数的计算公式，并对PS平板注塑制件脱模前的内应力进行了模拟计算。计算结果与固体高聚物的结构和力学性能的相关研究结论相一致，所建计算模型合理可靠。