短纖增強高分子注塑制品纖維濃度分布研究.pdf

1、短纖維增強熱塑性復合材料目前已廣泛應用于航空航天和生物醫(yī)學等領域，對其進行纖維濃度分布的研究具有重要的意義。本文基于Fluent軟件對短纖維增強高分子復合材料在注塑成型中的纖維濃度分布開展了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）首先，本文基于 Fluent軟件實現(xiàn)了對纖維增強高聚物熔體二維充填流動的模擬。主要工作是借助Fluent的UDF二次開發(fā)了Cross-WLF粘度模型，然后實現(xiàn)了對高聚物熔體的充填流動過程的數(shù)值模擬，

2、模擬結(jié)果表明在 Fluent中考慮空氣相并使用CLSVOF界面追蹤方法更為合理，在此基礎上，使用Fluent中的DPM模型和DDPM模型，分析了不同長徑比和不同質(zhì)量分數(shù)的長方形模型、拐角模型和圓柱繞流模型下的纖維濃度分布規(guī)律，主要結(jié)論是：纖維濃度在沿長度和寬度方向上的分布都是不均勻的，分布曲線都呈現(xiàn)“鋸齒”狀波動；在靠近墻體處，纖維濃度值有明顯的降低；隨著纖維長徑比的增大和纖維質(zhì)量分數(shù)的增大，纖維濃度分布的均勻性越來越高；沿寬度方向上的

3、纖維濃度在拐角二區(qū)處均勻性明顯下降，在圓柱二區(qū)處對稱性明顯下降。
　?。?）其次，在實現(xiàn)了二維模擬的基礎上，本文把工作擴展到了三維模擬，分析了考慮重力因素和不同厚度的長方體模型下的纖維濃度分布規(guī)律，主要是：纖維濃度在沿厚度方向上的分布也是不均勻的，分布曲線也呈現(xiàn)“鋸齒”狀波動，靠近墻體處的濃度值也明顯降低；厚度方向上考慮重力因素的纖維濃度分布，其均勻性會有所提高，且有一定的不對稱性，但是，隨著厚度的增大，纖維濃度分布曲線越來越向兩

4、邊拓寬，濃度分布規(guī)律有向?qū)挾确较虻姆植家?guī)律靠近的趨勢。
　?。?）最后，本文對注塑成型中的典型制品（標準拉伸試樣和圓環(huán)墊片）進行了應用方面的模擬分析，并借助微焦點X射線CT設備對制品的局部區(qū)域進行了三維掃描觀測，然后利用ImageJ軟件和MATLAB軟件對所得到實驗數(shù)據(jù)進行處理，并與數(shù)值模擬結(jié)論進行了對比討論分析，結(jié)果表明：本文基于Fluent軟件的纖維濃度分布模擬與CT掃描實驗吻合較好，模擬工作具有一定的合理性，可以為工業(yè)應用中