微孔发泡注塑成型形态与制品性能数值模拟

微孔气泡形态控制是微孔发泡注塑工艺的关键技术，决定了最终制品的性能，研究微孔气泡形态演化和微孔发泡注塑工艺成形性分析，对于获得优质的微孔发泡制品具有十分重要的意义。本项目拟从两个层次研究微孔发泡注塑工艺：(1)微孔气泡成核、长大机理研究。建立加工流场、填料、结晶等环境因素下的气泡异相成核、长大模型，研究气泡在流场中的输运迁移，模拟制品最终气泡密度、尺寸和分布规律；(2)微孔发泡注塑工艺的可成型性分析及制品的工作性能预测。建立成型中充填、冷却、成型过程的数理方程和数值算法，开发相应的数值模拟软件，研究成型过程的基本规律，根据成型后制品的气泡形态，采用均匀化理论实现宏观尺度制品与介观尺度气泡微结构的无缝衔接，对制品的宏观工作性能进行定量分析。基于上述工作，结合实验对比，为检验和改进气泡成核与长大模型、评价微孔发泡注塑成型产品设计、模具结构和工艺条件提供科学方法和依据。

微孔气泡形态控制是微孔发泡注塑成型工艺的关键技术，决定了最终制品的物理性能和表观性能，研究微孔气泡形态演化和微孔发泡注塑工艺成形性分析，对于获得优质的微孔发泡制品具有十分重要的意义。本项目研究了微孔气泡成核、长大机理。研究了加工流场、填料、结晶等环境因素下的气泡异相成核、生长模型，采用有限差分计算气泡生长模型，研究气泡的形态控制的注塑成型工艺因素；根据界面两侧相邻有限体积流动剪切应力和热流量相等的原则，考虑到相邻有限体积内粘度和热传导系数的差异，提出了改进的有限体积法，提高了有限体积法模拟注塑成型过程的数值稳定性和计算精度，该方法还可应用于粘度变化比较大的其它单一流体或多种流体的耦合数值模拟；建立了微孔发泡注塑成型中充填、冷却过程的有限体积法计算模型，开发了相应的数值模拟软件，研究微孔发泡注塑成型过程的基本规律，分析成型后制品的气泡形态分布和制品孔隙率分布，预测微孔发泡注塑制品的力学性能。开发的微孔发泡注塑成型模拟软件将为检验和改进气泡成核与长大模型、评价微孔发泡注塑成型产品设计、模具结构和工艺条件提供科学方法和依据。