注射成型短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維取向分布的預(yù)測(cè).pdf

1、在纖維增強(qiáng)注射成型過(guò)程中,纖維取向?qū)Τ尚椭破返牧W(xué)性能有很大的影響,使制品的性質(zhì)呈現(xiàn)各向異性,或在固化制品中產(chǎn)生殘余應(yīng)力而產(chǎn)生翹曲變形.并且,纖維取向也是制品微觀結(jié)構(gòu)的主要特征.因此纖維取向的預(yù)測(cè),對(duì)與纖維取向相關(guān)的力學(xué)性能進(jìn)行分析,從而達(dá)到預(yù)測(cè)和控制產(chǎn)品性能的要求,對(duì)此類產(chǎn)品的生產(chǎn)具有非常重要的意義.論文針對(duì)短纖維增強(qiáng)注射成型過(guò)程,采用數(shù)值方法預(yù)測(cè)纖維增強(qiáng)注射成型制品的取向分布,對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料熔體流動(dòng)以及增強(qiáng)纖維的取向進(jìn)行分析,預(yù)

2、測(cè)最終制件中的纖維取向分布,不僅可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供重要的依據(jù),還可以建立成型工藝條件與最終制件中的纖維取向之間的定量關(guān)系.主要工作包括:(1)理論研究一個(gè)浸沒(méi)在Newton流體中剛性的橢圓形質(zhì)點(diǎn)(纖維)的動(dòng)力學(xué)特征,分析了纖維在穩(wěn)態(tài)剪切流和簡(jiǎn)單拉伸流中纖維的運(yùn)動(dòng),解析解表明:剪切流動(dòng)使纖維沿流動(dòng)方向排列,而拉伸流動(dòng)趨向于使纖維沿拉伸方向排列.(2)重點(diǎn)研究取向張量的性質(zhì),取向張量和耿向分布函數(shù)之間的關(guān)系,耿向張量的描述精度,以及取向張量

3、的閉合近似理論的精度.(3)在注射成型流動(dòng)引起的纖維取向的數(shù)值預(yù)測(cè)中,將短纖維增強(qiáng)的熱塑性熔體近似為濃懸浮液,采用Hele-Shaw近似來(lái)計(jì)算型腔中的速度場(chǎng),然后假設(shè)纖維為圓柱形剛體,利用取向分布函數(shù)描述空間點(diǎn)的取向狀態(tài),并采用Folgar-Tucker取向模型描述纖維的耿向行為.(4)采用有限元法預(yù)測(cè)纖維增強(qiáng)注射成型制品的耿向分布,對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料熔體流動(dòng)以及增強(qiáng)纖維的取向進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)成型過(guò)程中熔體充填流動(dòng)模式、以及最終制件中的纖