振动力场引入聚合物塑化成型加工全过程,在聚合物的主要剪切流动上叠加一个附加的周期性变化的流动,改变熔体的流动状态,最后决定了制品的性能和质量。经典的流变学理论无法解决振动力场作用下聚合物加工过程流体动力学问题。针对聚合物成型加工的典型方式,研究振动力场作用下熔体的非仿射瞬态网络结构本构方程和典型加工流场的数学模型,运用协同学原理求解,控制典型流场在临界点附近动力学行为的解析解或数值解,探讨成型加工过程参数与工艺参数、结构参数、材料特性参数之间的定量关系和振动力场对聚合物成型加工过程的强化规律,建立可应用于聚合物振动力场强化成型加工过程的动力学理论,为成型加工工艺及制品的结构与性能的有效控制提供定量依据。这不仅为聚合物振动力场强化成型加工设备及模具设计奠定理论基础,而且对于制备高性能的聚合物制品具有重要指导意义,同时对于丰富和发展非牛顿流体力学理论及应用也具有十分重要意义。
振动力场引入聚合物塑化成型加工全过程,在聚合物的主要剪切流动上叠加一个附加的周期性变化的流动,改变熔体的流动状态,引发聚合物的非线性响应,最后决定了制品的性能和质量。经典的流变学理论无法解决振动力场作用下的动态加工过程的动力学问题。本项目从微观分子本构模型研究表征聚合熔体的动态流变行为,建立了非仿射瞬态网络结构本构方程,从分子运动的层面剖析聚合物的动态黏弹行为,并根据该分子运动模型的研究成果,将上述模型进行简化提出了振动剪切流场的等效稳态剪切速率方法和宏观唯象本构模型,使其满足工程计算需要。结合能够反映振动力场下特殊流变行为的本构模型,建立了包括动态挤出、动态注射、动态混炼在内的典型动态加工流场的数学模型,通过解析解或数值解,探讨成型加工过程参数与工艺参数、结构参数、材料特性参数之间的定量关系,和振动力场对聚合物成型加工过程的强化规律,建立了可应用于聚合物振动力场强化成型加工过程的动力学理论。通过实验研究结果与理论研究结果的对比分析,验证了理论模型的有效性,从而为聚合物振动力场强化成型加工设备及模具设计奠定理论基础,具有重要指导意义,同时丰富和发展了非牛顿流体力学理论及其应用。