模内微装配成型运动副界面损伤变形模拟分析

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.010

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (6): 60-67.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.010

模内微装配成型运动副界面损伤变形模拟分析

周国发(), 张馨予, 傅彬益

南昌大学资源环境与化工学院，南昌 330031

收稿日期:2020-12-28 出版日期:2021-06-26 发布日期:2021-06-23
基金资助:
国家自然科学基金(21464009)

Simulation and Analysis of Kinematic Pair Interfacial Damage Deformation from In⁃mold Micro Assembly Molding Process

ZHOU Guofa(), ZHANG Xinyu, FU Binyi

School of Resources，Environmental and Chemical Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031，China

Received:2020-12-28 Online:2021-06-26 Published:2021-06-23
Contact: ZHOU Guofa E-mail:ndzgf@163.com

摘要/Abstract

摘要：

微装配界面损伤变形是模内微装配成型先进技术工业化应用的主要瓶颈之一。针对此问题，研究建立了模内微装配界面的损伤变形仿真技术，研究表明，在配合界面迎流面棱边附近的近表面，易诱发凹陷垮塌和黏性拖曳飞边二种损伤变形，损伤变形与二次成型注射速度呈先降后增的抛物线型演化规律，且与热流固耦合垮塌驱动压力、黏弹性支撑垮塌驱动正应力和黏性拖曳飞边驱动剪切应力呈现正关联关系，而与连续相变演化区域的厚度呈现负关联关系，减小热流固耦合冲击载荷和连续相变演化区域的厚度，有利于抑制运动副配合界面的损伤变形。

关键词: 聚合物, 微型机械, 模内微装配成型, 损伤变形, 模拟

Abstract:

The micro assembly interfacial damage deformation is one of the main bottleneck issues in the industrial application of advanced in?mold micro assembly technology. Aiming at this issue， the simulation technology of interfacial damage deformation was established for in?mold micro assembly molding. The results indicated that two types of interfacial damage deformation of depression collapse and viscous drag flying edge were easily induced near the surface of the leading edge for upstream micro assembly Interface. The interfacial damage deformation exhibited a parabola evolution law with the injection speed of the secondary molding process， which decreased at first and then tended to increase. This was positively correlated with the depression collapse driven pressure of thermal fluid solid coupling， the depression collapse?driven normal stress of viscoelastic support and the flying edge driven shear stress of viscous drag. However， it was negatively correlated with the evolution region thickness of continuous phase transition. The reduction of the thermal fluid solid coupling impact load and the thickness of continuous phase transformation evolution region is beneficial to the depression of the kinematic pair interfacial damage deformation.

Key words: polymer, micro mechanical system, in mold micro assembly molding, damage deformation, simulation

中图分类号:

TQ320

周国发, 张馨予, 傅彬益. 模内微装配成型运动副界面损伤变形模拟分析[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 60-67.

ZHOU Guofa, ZHANG Xinyu, FU Binyi. Simulation and Analysis of Kinematic Pair Interfacial Damage Deformation from In⁃mold Micro Assembly Molding Process[J]. China Plastics, 2021, 35(6): 60-67.

图/表 17

图1 模内微装配成型过程

Fig.1 In?mold micro assembly molding process

图2 界面损伤变形实验结果

Fig.2 Experimental results of interfacial damage deformation

图3 实体和有限元模型

Fig.3 Solid and finite element model

材料	η/Pa·s	λ/s	ξ	β	η_r
PS	2267	0.1	1.87	0.22	0.067

表1 PS的PTT模型参数表

Tab.1 PTT model parameter of PS

图4 PMMA的应力?应变?温度关系

Fig.4 Stress?strain?temperature relation of ship PMMA

图5 配合界面损伤变形云图

Fig.5 Cloud chart of damage deformation in matching interface

图6 损伤变形与注射流量的关系

Fig.6 Damage deformationes vs injection flow

图7 热流固耦合温度场云图

Fig.7 Cloud chart of thermal?fluid?solid coupling temperature field

图8 微型轴中间横截面温度场云图

Fig.8 Cloud chart of temperature field in middle cross section of micro shaft

图9 沿线1耦合温度分布曲线

Fig.9 Coupling temperature profile along line 1

图10 注射流量与最高耦合温度关系曲线

Fig.10 Injection flow vs the highest coupling temperature

图11 相变区厚度与注射流量的关系曲线

Fig.11 Thickness of transformation zone vs injection flow

图12 沿线1垮塌驱动压力与坐标y的变化曲线

Fig.12 Collapse driving pressure along line 1 vs coordinate y

图13 沿线1的正应力τ11与坐标y的关系曲线

Fig.13 Normal stress τ11 along line 1 vs coordinate y

图14 沿线1的正应力τ33与坐标y的关系曲线

Fig.14 Normal stress τ11 along line 1 vs coordinate y

图15 沿线1的剪切应力τ13与坐标y的关系曲线

Fig.15 Shear stress τ13 along line 1 vs coordinate y

图16 热机械载荷作用下界面损伤变形与应变对比分析

Fig.16 Comparative analysis of interface damage deformation and strain under thermal mechanical loading

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