基于Giesekus黏弹性本构的注射成型数值算法研究

摘要

针对熔体的黏弹性特征,考虑熔体流动过程中的惯性作用,基于Giesekus模型建立了注射成型中熔体流动的黏弹性理论模型。将黏弹性本构方程整合为含瞬态项、对流项和源项的偏微分方程,基于有限体积法离散,提出了黏弹性本构方程的离散方法。借鉴有限元框架下的黏弹性离散分裂算法(DEVSS),发展了以有限体积法为基础的黏弹性离散分裂算法(FVM-DEVSS),开发了三维黏弹性流动的计算程序。用经典充分发展的4∶1收缩流验证方法的有效性,再结合充模流动实验,正确预测了熔体流动前沿、浇口压力及熔接线位置,通过光弹实验结果再次证明了本文方法的有效性。结果表明,本研究所发展的黏弹性算法可以有效表达熔体的黏性和弹性对流动压力的影响,而且能准确预测两股熔体相遇时熔接线的位置及形成过程。此外,本文黏弹性算法有效准确地计算了熔体充模过程中的流动诱导应力。