分别基于线性黏弹性模型和可压缩黏弹本构模型,采用相应的有限差分法和有限体积法作为控制方程的离散方法,以计算注射成型制品的流动残余应力和热残余应力.实现了对3 mm,7 mm和11 mm厚度注射成型聚碳酸酯平板的流动残余应力和热残余应力的数值模拟,并结合注射成型实验,分析了薄壁/厚壁制件流动残余应力、热残余应力和总残余应力的分布规律差异.计算结果表明,热残余应力区主要围绕平板边缘分布,中心区域的热残余应力明显低于边缘部分.随壁厚的增加,热残余应力逐渐上升,高残余应力分布面积明显增加,当壁厚从3 mm增加到11 mm,分布面积至少增加2倍以上;流动残余应力均表现为沿熔体流动方向递减的规律.随壁厚的增加,流动残余应力显著降低.当壁厚从3 mm增加到11 mm,最大流动残余应力从15 MPa降低到1.5 MPa,下降幅度达到90％;随着壁厚的增加,流动残余应力对平板总残余应力的贡献逐渐降低,热残余应力的贡献则逐渐增大.对于3 mm薄壁制件,流动残余应力占绝对主导地位;当平板厚度增加至7 mm时,近浇口区流动残余应力主导,远浇口区热残余应力主导;对于11 mm厚壁制件,热残余应力占绝对主导地位.不同壁厚平板的残余应力分布的数值模拟与实验结果吻合度较好,表明文中的数值模拟方法可以有效计算残余应力.

注射成型;计算模拟;热残余应力;流动残余应力;壁厚

陈宇宏;董书源;郎建林;余文劼;张云;周华民;赵朋

中国航发北京航空材料研究院透明件研究所,北京 100095;吉林大学数学学院,吉林长春130012;华中科技大学材料成型及模具技术国家重点实验室,湖北武汉430074;浙江大学机械工程学院,浙江杭州310027

高分子材料科学与工程

[1]陈宇宏;董书源;郎建林;余文劼;张云;周华民;赵朋-.基于数值模拟的注射成型聚碳酸酯热/流动残余应力的壁厚特性)[J].高分子材料科学与工程,2022(01):105-114

流动残余应力

注射成型,聚碳酸酯,壁厚,黏弹性,弹性模型,可压缩,本构模型,有限差分法,有限体积法,控制方程,离散方法,热残余应力,成型实验,薄壁,厚壁,制件,应力区,板边,边缘分布,中心区,残余应力分布,分布面积,熔体流动,最大流,平板厚度,浇口,口区,力主,吻合度,明文,数值模拟方法,计算模拟

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