微层共挤出过程层叠单元流道三维流场分析

采用Cross-WLF本构方程,建立了层叠单元流道短纤维填充聚合物注塑成型充填阶段三维黏弹数值模型,运用有限元法,对聚合物熔体在层叠单元流道中注塑流动过程进行数值模拟。研究了层叠单元流道中聚合物熔体的流动过程、剪切场分布以及微层剪切流场对短纤维填料的取向作用。结果表明:分流道结构的微小差异会引起聚合物熔体流动波前的不一致,但最终趋于平稳流动状态;聚合物熔体进入扭转、展宽、变薄的区域时,由于流道结构和尺寸突变,剪切速率急剧增大,影响了流动的稳定性;层叠单元流道的结构设计有利于聚合物熔体中短纤维的取向。

层叠单元流道对纤维取向作用的数值模拟

基于广义非牛顿流体本构方程,建立了纤维增强聚合物三维层叠单元流道注塑成型充填阶段数学模型,采用Moldex3D对短纤维增强复合材料在层叠单元流道中的注塑流动过程进行模拟,研究了层叠单元流道对纤维流动取向的影响。结果表明:入口处的纤维从开放领域进入较窄领域,取向呈随机分布状态;进入流道后,表层纤维取向度迅速提高;在接近流道出口处,纤维取向度降低,在出口截面的两侧和中间部分均出现了随机取向纤维。