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注压成型黏弹性理论建模与数值模拟

注压成型；黏弹性；有限元；控制方程

计算流体力学、多场耦合、生物力学、动力学等 > 计算流体力学

针对现有理论模型不能准确描述压缩过程应力变化的不足，以PTT模型为基础，通过增加剪切速率导数项表征剪切速率突变引起的应力增长，构造了新的本构模型。基于三维流动理论建立了非等温、可压缩、黏弹性流动控制方程及边界条件。为了减少黏弹性流动整体求解稳定性差、计算量大的难题，提出了双重迭代的解耦合算法，构造了压力场的拟Poisson方程，提高了三维求解算法的稳定性，减少了计算量。
以修正PTT模型为基础导出了剪切应力、拉伸应力随黏弹性变化的材料函数的解析公式，描述了剪切变稀与拉伸变硬等现象。在流变仪上开展了不同温度、不同速度下的压缩流变实验，构造了压缩力的数值求解的有限差分算法。实验结果表明，提出的修正PTT模型可以表征压缩过程应力的突变，显著提高了压缩过程的模拟精度。开展了注射压缩实验，对比了常规成型与注射压缩成型的异同，通过PC、PS材料的成型实验及数值仿真实验，发现注压成型可以显著降低注射压力，型腔压力与工艺条件密切相关。