短纤维增强聚丙烯水辅注射成型短纤维取向的数值模拟

周海迎^1,2，柳和生^1,2，那兵²，余忠¹，江青松²，李为平²

1. 南昌大学机电工程学院2. 东华理工大学江西省聚合物微纳制造与器件重点实验室

摘 要：水辅注射成型（WAIM）不同于传统注射成型（CIM）,其短纤维取向分布相对复杂。文中以中空直管为例,对溢流法WAIM短纤维取向进行3D数值模拟,并通过模拟结果与扫描电镜照片比对来验证短纤维取向预测模型的有效性。提取断面不同厚度处的取向张量值,分析了溢流法WAIM中短纤维取向机理。模拟结果表明,残余壁厚中短纤维取向分布具有明显的外层-壳层-内层结构特点,外层和壳层中短纤维以沿着熔体流动方向取向分布为主,垂直流动方向次之,厚度方向最弱,靠近水道的残余壁厚内层受到高压水柱影响短纤维趋于自由取向分布;对不同部位断面进行分析,由于存在不同应力场和速度场,短纤维在3个方向的取向张量沿轴向有一定变化,同时溢流口模具结构对其存在影响。

关键词：短纤维取向;水辅注射成型;模拟仿真;实验;