BMC模壓過(guò)程非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力數(shù)值模擬


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第1章　緒 論
1.1　課題背景
人類發(fā)展的歷史證明，材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是人類進(jìn)步的里程碑。縱觀人類利用材料的歷史，可以清楚的看到，每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和利用，都會(huì)把人類支配和改造自然的能力提高到一個(gè)新的水平，給社會(huì)生產(chǎn)力和人類生活帶來(lái)巨大變化。復(fù)合材料(COMPOSITES MATERIAL)的出現(xiàn)和發(fā)展，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的結(jié)果，也是材料設(shè)計(jì)方面的一個(gè)突破。它綜合了各種材料如纖維、樹(shù)脂、橡膠、金屬、陶瓷等的優(yōu)點(diǎn)，按需要設(shè)計(jì)、復(fù)合成為綜合性能優(yōu)異的新型材料?？梢灶A(yù)言，如果沿用材料作為歷史分期的依據(jù)，那么未來(lái)的二十一世紀(jì)，將是復(fù)合材料的時(shí)代[1]。
聚合物基復(fù)合材料(POLYMER MATRIX COMPOSITES，簡(jiǎn)稱PMC)，其中纖維增強(qiáng)塑料（FRP）是世界上產(chǎn)量最多、用途最廣的復(fù)合材料，發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、德國(guó)等，都十分重視它的發(fā)展。 據(jù)中國(guó)玻璃鋼工業(yè)協(xié)會(huì)最新數(shù)據(jù)顯示，2001年世界復(fù)合材料總產(chǎn)量達(dá)580萬(wàn)噸，其中美國(guó)155萬(wàn)噸，日本60萬(wàn)噸，德國(guó)35萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的43%。我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)FRP工業(yè)發(fā)展速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)GDP增長(zhǎng)速度。從1980年的1.5萬(wàn)噸增加到2001年的80萬(wàn)噸（其中熱固性復(fù)合材料54萬(wàn)噸，熱塑性復(fù)合材料17萬(wàn)噸，覆銅板9萬(wàn)噸），增長(zhǎng)了53倍，已超過(guò)德國(guó)和日本，躍居世界第二位。FRP工業(yè)已發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中方興未艾的新興產(chǎn)業(yè)。
由于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品性能價(jià)格比和自動(dòng)化程度要求的不斷提高，聚酯模塑料(SMC/BMC)模壓成型工藝越來(lái)越顯示出了它地位的重要性和強(qiáng)大的生命力。其主要原因在于它特別適用于高精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外觀要求高、可滿足不同應(yīng)用要求的零件或制品的大規(guī)模生產(chǎn)，而且可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性也就是可再現(xiàn)性非常高[3]。在目前世界各發(fā)達(dá)國(guó)家的復(fù)合材料工業(yè)中已占有舉足輕重的地位，美國(guó)SMC/BMC模壓工藝成型已占各種PMC成型的9%，我國(guó)為10%，而且有逐年上升的趨勢(shì)。BMC（Bulk Molding Compounds）即塊狀聚酯模塑料和SMC（Sheet Molding Compounds即片狀聚脂模塑料）一樣，都是一種短纖維增強(qiáng)的熱固性模塑料，但兩者無(wú)論在配方、生產(chǎn)工藝、材料成本、工藝性能和最終產(chǎn)物的物理性能上都有明顯的差異，各有優(yōu)勢(shì)，互為補(bǔ)充。BMC與SMC相比，物理性能稍低，而原料成本低，成型工藝性及制品的外觀質(zhì)量明顯好于SMC，適合成型各種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)、尤其是含有很多結(jié)構(gòu)細(xì)目的制品，是一種重要的聚酯模塑料。
我國(guó)BMC的生產(chǎn)自20世紀(jì)60年代后期開(kāi)始。到80年代后期，電器行業(yè)對(duì)新型高性能絕緣材料的強(qiáng)烈要求，對(duì)國(guó)內(nèi)BMC材料開(kāi)發(fā)產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)力。近十年來(lái)，各種生產(chǎn)規(guī)模的BMC生產(chǎn)成型廠，像雨后春筍般地在江蘇、浙江、廣東、上海等地區(qū)建成關(guān)投產(chǎn)生產(chǎn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)BMC年產(chǎn)量大約為2.8～3萬(wàn)噸[3,4]。BMC產(chǎn)品具有成本低、表面質(zhì)量高、耐腐蝕、絕緣性好、尺寸精度與穩(wěn)定性高、耐熱、強(qiáng)度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，正愈來(lái)愈廣泛地使用在家用電器、工業(yè)電器和汽車零部件等領(lǐng)域。