综合利用高聚物流变学、计算传热学、计算力学和计算机图形学等科中的理论和方法,建立了一套较为系统和完善的、能够全面定量描述塑料注射成型、挤出成型和气体辅助注射成型过程的物理模型、数学模型、数值计算方法和计算机模拟技术,促使对高聚物成型过程的认识从宏观进入微观、从定性进入定量、从静态进入动态,并使成型过程在流场、力场、热场等人选用下所出现的各种物理现象和变化更加数学化、模型化和定量化,丰富和发展了塑料成型加工和模具设计的手段和方法。
针对高聚物成型加工与模具设计中的关键力学和工程问题,本课题以材料性能表征─成型过程模拟─微观结构演化─制品性能控制为主线,重点开展了聚合物熔体三维流动、传热与传质、相变、凝固等过程耦合问题的计算理论、计算方法以及自适应仿真分析技术的研究;聚合物注射成型过程微观结构变化的理论及实验研究,以及材料微观结构演化的数值预测研究;注塑成型过程工艺参数优化和制品质量控制模型与算法的研究等。形成了一套系统完善的注塑模三维流动的计算理论及计算方法,并完成了三维流动数值模拟软件的编制;建立了纤维取向、结晶等微观结构模拟理论及其数值实现方法;并实现了对注塑制品残余应力、收缩和翘曲变形的数值预测与模拟。在基于数值模拟和神经网络注射成型工艺参数优化及注塑充模流动过程灵敏度数值分析方面取得了阶段性的成果;研究成果已经成功应用到国家航天载人关键部件的研制,取得了显著的成效;部分研究成果获得了国家科技进步二等奖的奖励.