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《西北工业大学》 2017年
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注塑成型温度历史对PC冲击响应的影响分析

陆欢  
【摘要】:无定型高聚物聚碳酸酯由于具有优良的透光性,较高的玻璃化转变温度,良好的冲击韧性、抗蠕变性、电绝缘性等一系列独特的优点,被广泛用于航空、航天、交通运输等领域的透光性产品,如飞机座舱风挡、航天员头盔面窗和高铁头灯灯罩等。注塑成型是聚碳酸酯的主要成型工艺,注塑成型模具和工艺参数决定了成型后产品的最终形状,此外,对于聚碳酸酯等无定型高聚物,注塑成型工艺参数对成型后材料的力学性能也具有重要的影响。试验结果表明,注塑成型过程中,聚碳酸酯从玻璃态温度冷却至常温这一过程的温度历史,对成型后的材料屈服应力具有不可忽视的影响,而材料屈服应力的变化,又会进一步影响产品在服役使用过程中的力学行为。现有文献中针对高聚物注塑成型的计算研究,大多关注如何准确计算成型后产品的几何外形精度,很少考虑对材料性能的表征;而针对高聚物产品的力学行为计算研究,又往往忽略了注塑成型过程的影响。为此,本文主要开展了以下两个方面的研究:(1)通过实验研究了注塑成型过程中的温度历史对聚碳酸酯力学性能(本文主要考虑屈服应力)的影响机理,在此基础上建立了成型温度历史与屈服应力之间的关联表征模型;开展了在不同模具温度下成型的聚碳酸酯样件的单向准静态拉伸试验,测量得到各模具温度下样件的屈服应力;采用商业化注塑成型仿真软件MOLDFLOW计算不同模具温度下成型样件的温度历史,代入成型温度历史-屈服应力关联表征模型,计算得到各模具温度下样件屈服应力与试验结果吻合,验证了模型的合理性。(2)将成型温度历史相关的屈服应力模型,引入到聚碳酸酯的应变率相关弹塑性本构模型中,从而建立得到耦合注塑成型影响的聚碳酸酯本构模型,并与注塑成型过程仿真计算、产品冲击动力学仿真计算结合,搭建了成型过程-屈服应力-力学响应集成化计算体系;开展了不同模具温度下成型的聚碳酸酯样件的Izod冲击试验,测量得到各模具温度下样件的冲击断裂能量;采用成型-屈服应力-力学响应集成化计算体系分析了各模具温度下样件的Izod冲击响应,计算得到冲击断裂能量随模具温度的变化规律与试验结果吻合,验证了计算方法的合理性,并进一步分析了模具温度对样件冲击断裂能量的影响机理。本文的研究工作为工程实际中的聚碳酸酯注塑成型和服役力学行为分析提供了新的思路,传统的注塑成型和服役行为分析大多彼此割裂,本文建立的注塑成型-屈服应力-力学响应集成化计算体系,为深入研究注塑成型过程对产品服役力学行为的影响、进一步开展面向服役行为的成型工艺优化提供了有效的技术途径。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ320.662

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【参考文献】
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