聚合物成型加工数值模拟理论与方法 / 材料先进成型与加工技术丛书
定价：￥168.00
作者： 申长雨，阮诗伦，李征
出版时间：2026-06
出版社：科学出版社
- 科学出版社
- 9787030859778
- 1版
- B5
- 2026-06
作者简介
内容简介
本书为“材料先进成型与加工技术丛书”之一。数值模拟是连接聚合物加工科学和技术的桥梁，如何在建立“大分子工程”概念的基础上形成聚合物成型加工数值模拟理论，实现对成型过程物理、化学行为的预测，制品性能的预测，以及工艺和模具优化，是聚合物加工领域关注的前沿科学和技术问题，也是实现工业软件自主化的基础性工作。本书在总结聚合物成型加工数值模拟现状的基础上，重点介绍聚合物成型加工模拟理论最新的研究进展。全书涵盖聚合物加工基础、聚合物成型加工过程中的宏观模拟理论、聚合物成型加工过程中的微介观模拟理论、聚合物成型加工过程中的跨尺度模拟理论、基于模拟的聚合物成型加工工艺和模具优化设计理论等内容。
目录
目录
总序
前言
第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 塑料成型加工方法 2
1.2.1 压缩模塑 2
1.2.2 传递模塑 3
1.2.3 挤出成型 4
1.2.4 吹塑成型 5
1.2.5 注射成型 6
1.2.6 热成型 7
1.3 聚合物成型数值仿真与软件 8
1.3.1 数值仿真技术概况 9
1.3.2 注射成型过程的数值仿真 10
1.3.3 气体辅助注射成型过程的数值仿真 11
1.3.4 反应注射成型过程的数值仿真 12
1.3.5 挤出成型过程的数值仿真 13
1.3.6 吹塑成型和热成型过程的数值仿真 16
1.3.7 其他成型过程的数值仿真 18
1.4 本章小结 19
参考文献 19
第2章 宏观模拟理论 21
2.1 引言 21
2.2 注塑成型模拟理论与控制方程 21
2.2.1 流动理论 21
2.2.2 收缩与翘曲变形 24
2.2.3 本构方程 26
2.2.4 状态方程（p-v-T关系） 30
2.3 注塑传统网格类数值模拟方法 31
2.3.1 流动分析有限元方法 31
2.3.2 黏弹性流动模拟方法 33
2.3.3 流动前沿追踪方法 34
2.3.4 喷泉流现象模拟 36
2.3.5 冷却分析的边界元方法 37
2.3.6 收缩与翘曲变形模拟 39
2.4 注塑充填无网格数值模拟方法 40
2.4.1 经典SPH方法 40
2.4.2 用于注塑模拟的SPH方法改进 44
2.4.3 SPH注塑模拟求解步骤 48
2.4.4 SPH注塑模拟算例 49
2.5 本章小结 60
参考文献 60
第3章 微介观模拟理论 66
3.1 引言 66
3.2 结晶动力学 67
3.2.1 结晶度模型 67
3.2.2 晶核密度模型 75
3.2.3 晶体生长模型 76
3.2.4 结晶对注塑模拟的影响 76
3.3 复合材料纤维分布 77
3.3.1 纤维取向模拟 77
3.3.2 纤维浓度模拟 79
3.4 微介观分子模拟方法 87
3.4.1 分子动力学及其粗粒度方法 87
3.4.2 基于管道模型的模拟方法 91
3.5 注塑成型的跨尺度模拟 99
3.6 本章小结 105
参考文献 105
第4章 注塑成型工艺与模具优化 109
4.1 引言 109
4.2 成型工艺与模具优化模型 110
4.2.1 优化模型的定义 110
4.2.2 注塑成型的设计指标 111
4.2.3 注塑成型的设计参数 114
4.3 注塑成型工艺与模具优化方法 117
4.3.1 黑箱类优化算法简介 117
4.3.2 初始DOE方法 119
4.3.3 高斯过程模型 122
4.3.4 EGO加点准则 126
4.4 浇口位置优化算法 134
4.4.1 面向浇口位置的高斯过程模型 134
4.4.2 浇口位置的直接搜索算法 136
4.4.3 浇口位置的初始DOE算法 137
4.5 本章小结 137
参考文献 137
第5章 随形冷却管道拓扑优化设计 139
5.1 引言 139
5.2 基于边界元的基结构拓扑优化 140
5.2.1 基于边界元的冷却分析模型 140
5.2.2 随形管道拓扑优化模型 147
5.2.3 优化中的技术细节 154
5.2.4 数值算例 160
5.3 基于伪密度变量的流热力耦合拓扑优化 173
5.3.1 控制方程及拓扑优化模型 174
5.3.2 过滤方法 177
5.3.3 灵敏度分析 178
5.3.4 数值算例 181
5.4 本章小结 183
参考文献 184
关键词索引 185
总序
前言
第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 塑料成型加工方法 2
1.2.1 压缩模塑 2
1.2.2 传递模塑 3
1.2.3 挤出成型 4
1.2.4 吹塑成型 5
1.2.5 注射成型 6
1.2.6 热成型 7
1.3 聚合物成型数值仿真与软件 8
1.3.1 数值仿真技术概况 9
1.3.2 注射成型过程的数值仿真 10
1.3.3 气体辅助注射成型过程的数值仿真 11
1.3.4 反应注射成型过程的数值仿真 12
1.3.5 挤出成型过程的数值仿真 13
1.3.6 吹塑成型和热成型过程的数值仿真 16
1.3.7 其他成型过程的数值仿真 18
1.4 本章小结 19
参考文献 19
第2章 宏观模拟理论 21
2.1 引言 21
2.2 注塑成型模拟理论与控制方程 21
2.2.1 流动理论 21
2.2.2 收缩与翘曲变形 24
2.2.3 本构方程 26
2.2.4 状态方程（p-v-T关系） 30
2.3 注塑传统网格类数值模拟方法 31
2.3.1 流动分析有限元方法 31
2.3.2 黏弹性流动模拟方法 33
2.3.3 流动前沿追踪方法 34
2.3.4 喷泉流现象模拟 36
2.3.5 冷却分析的边界元方法 37
2.3.6 收缩与翘曲变形模拟 39
2.4 注塑充填无网格数值模拟方法 40
2.4.1 经典SPH方法 40
2.4.2 用于注塑模拟的SPH方法改进 44
2.4.3 SPH注塑模拟求解步骤 48
2.4.4 SPH注塑模拟算例 49
2.5 本章小结 60
参考文献 60
第3章 微介观模拟理论 66
3.1 引言 66
3.2 结晶动力学 67
3.2.1 结晶度模型 67
3.2.2 晶核密度模型 75
3.2.3 晶体生长模型 76
3.2.4 结晶对注塑模拟的影响 76
3.3 复合材料纤维分布 77
3.3.1 纤维取向模拟 77
3.3.2 纤维浓度模拟 79
3.4 微介观分子模拟方法 87
3.4.1 分子动力学及其粗粒度方法 87
3.4.2 基于管道模型的模拟方法 91
3.5 注塑成型的跨尺度模拟 99
3.6 本章小结 105
参考文献 105
第4章 注塑成型工艺与模具优化 109
4.1 引言 109
4.2 成型工艺与模具优化模型 110
4.2.1 优化模型的定义 110
4.2.2 注塑成型的设计指标 111
4.2.3 注塑成型的设计参数 114
4.3 注塑成型工艺与模具优化方法 117
4.3.1 黑箱类优化算法简介 117
4.3.2 初始DOE方法 119
4.3.3 高斯过程模型 122
4.3.4 EGO加点准则 126
4.4 浇口位置优化算法 134
4.4.1 面向浇口位置的高斯过程模型 134
4.4.2 浇口位置的直接搜索算法 136
4.4.3 浇口位置的初始DOE算法 137
4.5 本章小结 137
参考文献 137
第5章 随形冷却管道拓扑优化设计 139
5.1 引言 139
5.2 基于边界元的基结构拓扑优化 140
5.2.1 基于边界元的冷却分析模型 140
5.2.2 随形管道拓扑优化模型 147
5.2.3 优化中的技术细节 154
5.2.4 数值算例 160
5.3 基于伪密度变量的流热力耦合拓扑优化 173
5.3.1 控制方程及拓扑优化模型 174
5.3.2 过滤方法 177
5.3.3 灵敏度分析 178
5.3.4 数值算例 181
5.4 本章小结 183
参考文献 184
关键词索引 185
