短纖增強(qiáng)高分子注塑制品纖維濃度分布研究.pdf

1、短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料目前已廣泛應(yīng)用于航空航天和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，對其進(jìn)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(qiáng)高分子復(fù)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(qiáng)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(chǔ)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?jǐn)?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?jǐn)?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(chǔ)上，本文把工作擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣和圓環(huán)墊片）進(jìn)行了應(yīng)用方面的模擬分析，并借助微焦點X射線CT設(shè)備對制品的局部區(qū)域進(jìn)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(jìn)行處理，并與數(shù)值模擬結(jié)論進(jìn)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(yīng)用中