基于有限体积法的三维注塑结晶过程模拟#严波1，李阳2，赵朋3**（1.上海交通大学材料科学与工程学院，上海200030；5101520253035402.华中科技大学材料科学与工程学院，武汉430074；3.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州310027）摘要：半结晶型塑料的注塑熔体流变行为改变了结晶形态的演化规律，基于剪切应力引起分子链取向并导致平衡熔点升高，建立了非等温剪切诱导结晶动力学模型。考虑结晶对塑料熔体粘度的影响以及结晶潜热改变了注塑的冷却过程，采用改进有限体积法对注塑充模、冷却阶段中的结晶过程进行了三维数值模拟，模拟中耦合了熔体流动速度、压力、温度场与相对结晶度。不同成形工艺条件下的数值算例表明，充模过程中由于注射时间较短，熔体温度较高，塑料结晶量很小，可以忽略不计；工艺条件决定最终制品的结晶分布，可以通过改变工艺条件获得所需要的结晶形态分布。关键词：注塑；剪切诱导；结晶动力学；结晶形态；改进有限体积法中图分类号：TQ320.6ThreeDimensionalNumericalSimulationofCrystallizationofPlasticInjectionMoldingBasedonFiniteVolumeMethodYANBo1,LIYang2,ZHAOPeng3(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030;2.SchoolofMaterialsScienceandEingeering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074;3.TheStateKeyLabofFluidPowerTransmissionandControl,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027)Abstract:Crystallizationevolutionchangeswiththerheologyofsemicrystallineplasticmeltduringinjectionmolding.Thenon-isothermalshearstress-inducedcrystallizationkineticsmodelsareproposedbasedonthehypothesisthatshearstressinducedorientationofpolymerchainsincreasestheequilibriummeltingtemperature.Consideringtheeffectofcrystallizationonmeltviscosityandlatentheatoncoolingstage,theimproved3Dfinitevolumemethod(FVM)isusedtosimulatethecrystallizationevolutioninthefillingandcoolingstageofplasticinjectionmolding.Themeltvelocity,pressure,temperatureandrelativecrystallinityarecoupledinthesimulation.Simulationswerecarriedoutunderdifferentprocessingconditionssuchasdifferentmelttemperatureandmoldtemperature,andtheresultsshowthatcrystallinityisverylittleandcanbeneglectedattheendoffillingstagebecauseofshortinjectiontimeandhighmelttemperature.CrystallinitydistributioninthefinalpartisdeterminedbyprocessingparameterswhichcanbevariedtobringthespecialCrystallinitydistribution.Keywords:injectionmolding;shearstress-induced;crystallizationkinetics;crystallinitymorphology;improvefiniteelementmethod0引言研究聚合物在加工过程中的结晶行为，探讨晶体微结构与制品宏观性能及加工工艺的关系具有重要理论意义和应用价值[1,2]。基金项目：国家自然科学基金资助项目(51005151，51105334)；高校博士点专项科研基金资助---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---(20100073120058)作者简介：严波，男，1979年出生，博士，副教授。主要研究方向为注塑成型CAE及多尺度数值模拟通信联系人：李阳（通讯作者），男，1979年出生，博士，高级工程师。主要研究方向为注塑成型工艺优化.liyang@mail.hust.edu.cn-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---45505560Hieber等[3]在结晶动力学中采用了微分形式的Nakamura方程，在零剪切粘度和材料PVT模型中考虑结晶的影响。Guo等[4,5]对研究了二维注塑成型的剪切诱导结晶模型，认为应力引起分子链取向从而导致塑料平衡熔点升高和过冷度增大。Guo等[6,7]认为分子取向因子决定诱导时间，剪切场诱导形核，只增加形核速度，不影响结晶速度。由于实际的注塑工艺中相对很快的冷却速率、复杂的压力场以及很大的剪切应变速率，Pantani等[8]认为目前很难建立实际注塑工艺条件下的结晶微结构形态演化的普适理论模型。申长雨...