[01409047]基于模拟仿真的聚合物加工及模具优化设计与应用

该项目属聚合物加工及模具设计制造领域。高聚物成型加工是将聚合物原料转变成为具有一定形状而又有使用价值的制品的过程，模具是成型的重要工艺装备，成型过程中高聚物要在有限时间内完成固体输送、熔融、熔体流动、压实、固化等非等温、非平衡过程，并伴随有相变、分子取向、纤维取向及可能的结晶等复杂的物理、化学现象。模具设计及成型工艺条件对成型过程中材料所经历的受力状态和热状态有着重要的影响，直接关系到制品的成型效率和质量。该项目围绕着高聚物成型和模具设计中的关键问题，针对主要的成型加工方式，在实验研究和理论分析的基础上，发展和完善了高聚物成型如注塑、挤出、发泡成型等过程的物理和数学模型，构造了有效的数值计算方法，采用数值模拟和物理模拟两种方法，通过各种物理场的耦合及两种模拟结果的对比验证，建立材料成型过程中各种物理场的定量关系，形成了一套包括控制方程、材料模型、物性参数和数值求解方法在内的较为系统、实用的成型过程宏观模拟理论，并开发出可付实用的成型模拟及模具优化设计软件，实现成型过程的动态仿真分析，使高聚物成型加工过程在流场、力场、热场等作用下所出现的各种物理现象和化学变化的描述更加数学化和定量化，进而优化成型过程和模具设计，从而使加工成型从一项实用技术变为一门应用科学。通过研究并构造橡塑制品成型过程的模型化理论和计算方法，对成型过程中的各个环节进行定量计算和数值模拟分析，使高聚物成型加工及模具设计建立在科学定量的基础上，为优化模具设计和控制产品成型过程以获得高性能的高聚物制品提供科学依据和设计分析手段。该成果已在八十余家企业三百余套模具和产品的开发中得到应用，取得良好效果。