集成计算材料工程在注射成型领域的应用.pdfVIP

‘ 模具工业 2015年第41卷第5期 一名一 蛤一一讲家蝣一一 《 一坛 一 集成计 算材 料 工程在 注射成 型 领 域 的应 用 、 李德群 (华中科技大学，湖北 武汉 430074) 摘要：介绍了集成计算材料工程 (ICME)的形成、内涵和作用，概括 了我国塑料注射成型领域集成计算 技术的发展现状，论述了ICME在塑料注射成型领域的发展思路和应用前景。 关键词：ICME；塑料；注射成型；多尺度；模型；应用 中图分类号：TG76；TQ320．662 文献标识码：A 文章编号：1001-2168(2015)05-0001-06 Application ofintegrated computationalmaterialsengineering in thefieldofinjectionmoulding LIDe-qun (HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan，Hubei430074，China) Abstract：The formation，connotation and function ofthe integrated computationalmaterials engineering (ICME)werepresented．ThesattusofChnia’Sintegratedcomputingtechnoloyg ni thefieldofplasticinjection mouldingWas summarized．andthedevelopmentideas nad apphcationprospectoftheICME nimefieldofplastici~ectionmouldingwerediscussed． Keywords：ICME；plastic；injectionmoulding；multi-scale；model；application l 概 述 传统的塑料注射成型和模具设计主要依靠经 塑料高性能化与功能化是推动塑料高端应用 验和技艺，导致塑料制品生产效率低，质量和精度 的关键，属于国家中长期发展纲要中需要重点关注 难 以保证，特别是在高、精、尖的功能制品和新材料 的战略性高新技术。塑料高性能化的标志为高强 的应用方面，问题更加突出，已经成为我国发展高 度和高韧性，是实现制品轻量化的重要保证。例 端塑料制品成型加工的瓶颈 。 如，美国波音公司空客A380机身结构中有22％质量 由于塑料熔体在注射成型过程中的复杂性，再 的构件采用了增强型复合塑料，其中中央翼盒采用 加上边界条件的多样性以及材料参数的不确定性， 增强型复合塑料，比同类铝合金件减轻质量 1500 传统的经验和物理模拟方法难 以调控成型过程。 kg。塑料功能化可以赋予塑料热、电、光、磁等新特 数值模拟方法为改变这种状况提供了新的手段，目 性，是制品精密化和集成化的关键。 前相对成熟的模拟分析软件能预测宏观流场，如应 注射成型是塑料加工的主要方法 。在成型中 力场、速度场和温度场，定性预测制品的可成型性 聚合物要经历熔融、流动、形变、固化等非等温、非 等，但无法预测成型过程 中结构演化过程 ，如结晶 平衡过程，伴随有取向、结晶等复杂的物理变化，甚 的形态和分布、纤维的运动和取向等。因此，如何 至有大分子的化学变化 。塑料注射成型是一个多 将塑料注射成型