论文部分内容阅读
玻纤增强聚丙烯(简称GFPP)是一种常用的复合材料,具有强度高、模量高和尺寸稳定性好等优点。在注塑成型过程中,由于纤维沿流动方向呈取向分布,因此其制品具有显著的各向异性力学性能。若能发挥各向异性的优势,使得在特定方向上满足其力学性能要求,可以极大地提高材料的使用价值。本文采用长玻纤增强聚丙烯(简称LGFPP)和短玻纤增强聚丙烯(简称LGFPP)为研究对象,首先通过MPI软件模拟和实验验证,研究了塑件中的表层和厚度方向上纤维取向分布的特征以及注塑工艺参数对纤维取向的影响,然后通过Algor软件模拟和实验验证,研究了注塑工艺参数、纤维取向角和玻纤长度对LGFPP的拉伸模量、拉伸强度和屈服强度的影响。可以得到以下结论:(1)模拟和实验结果表明,随着熔体温度的升高,纤维取向程度开始上升,随之变得平缓;LGFPP和SGFPP沿着纤维方向的拉伸模量先上升后下降;LGFPP拉伸模量的模拟最大值为4.41GPa,比实验最大值大1.87GPa,误差为42.4%;SGFPP拉伸模量的模拟最大值为3.59GPa,比实验最大值大1.30GPa,误差为36.2%;LGFPP试件在纤维取向角0°和90°的拉伸模量模拟最大差值为2.12GPa,比实验结果的最大差值大1.48GPa,误差为43.2%。(2)实验结果表明,随着熔体温度的升高,LGFPP沿着纤维方向的屈服强度随之缓慢下降,最大值为58.50MPa;其拉伸强度先上升后下降,最大值为59.10MPa。(3)模拟和实验结果表明,随着填充速率增加,纤维取向程度开始上升,随之变得平缓;LGFPP和SGFPP沿着纤维方向的拉伸模量先上升后下降;LGFPP拉伸模量的模拟最大值为4.14GPa,比实验最大值大1.65GPa,误差为37.3%;SGFPP拉伸模量的模拟最大值为3.51GPa,比实验最大值大1.22GPa,误差为34.8%;LGFPP试件在纤维取向角0°和90°的拉伸模量模拟最大差值为2.29GPa,比实验结果的最大差值大0.77GPa,误差为33.6%。(4)实验结果表明,随着填充速率增加,LGFPP沿着纤维方向的屈服强度随之缓慢下降,最大值为62.60MPa;其拉伸强度先上升后下降,有一个最大值,其值为62.82MPa。(5)模拟和实验结果表明,随着填充压力的增大,纤维取向程度开始上升,随之变得平缓;LGFPP和SGFPP沿着纤维方向的拉伸模量先上升后下降,有一个最大值;LGFPP拉伸模量的模拟最大值为4.21GPa,比实验最大值大1.67GPa,误差为39.7%;SGFPP拉伸模量的模拟最大值为3.50GPa,比实验结果大1.21GPa,误差为34.6%;LGFPP试件在纤维取向角0°和90°的拉伸模量模拟最大差值为2.17GPa,比实验结果的最大差值大1.53GPa,误差为70.5%。(6)实验结果表明,随着填充压力的增大,LGFPP沿着纤维方向的屈服强度和拉伸强度先上升后下降,有一个最大值,分别为58.52MPa和62.82MPa。(7)模拟和实验结果表明,随着保压时间的增加,纤维取向程度开始上升,随之变得平缓;LGFPP和SGFPP沿着纤维方向的拉伸模量先上升后下降,有一个最大值;LGFPP拉伸模量的模拟最大值为4.41GPa,比实验最大值大1.60GPa,误差为38.6%;SGFPP拉伸模量的模拟最大值为3.32GPa,比实验结果大1.03GPa,误差为31.0%;LGFPP试件在纤维取向角0°和90°的拉伸模量模拟最大差值为2.28GPa,比实验结果的最大值大1.64GPa,误差为71.9%。(8)实验结果表明,随着保压时间的增加,LGFPP沿着纤维方向的屈服强度和拉伸强度先上升后下降,其最大值分别为58.50MPa和59.10MPa。(9)模拟和实验结果表明,随着模具温度的升高,纤维取向程度开始上升,随之变得平缓;LGFPP和SGFPP沿着纤维方向的拉伸模量先上升后下降,有一个最大值;LGFPP拉伸模量的模拟最大值为4.10GPa,比实验最大值大1.60GPa,误差为39.0%;SGFPP拉伸模量的模拟最大值为3.28GPa,比实验结果大0.99GPa,误差为30.2%;LGFPP试件在纤维取向角0°和90°的拉伸模量模拟最大差值为2.31GPa,比实验结果的最大值大1.71GPa,误差为74.0%。(10)实验结果表明,模拟和实验结果表明,LGFPP沿着纤维方向的屈服强度和拉伸强度先上升后下降,其最大值分别为57.91MPa和59.10MPa。