外部气体辅助注射成型(External gas-assisted injection molding,简称EGAIM)能够成型没有缩痕的塑料制品,具有广阔的应用前景。EGAIM保压冷却过程对最终制品缩痕有着至关重要的影响,其机理有待进一步探究。本文针对EGAIM保压冷却过程缩痕变化作了模拟方法研究。主要工作和成果如下:(1)机理研究:描述了EGAIM气体保压后制品缩痕变化、聚合物相变等物理过程。在计算流体力学基本控制方程的基础上,建立了聚合物熔体三维非等温可压缩保压冷却过程的控制方程,并推导了相变场的变化因子。通过力学实验,结合理论建立材料在保压冷却过程中的非线性粘弹本构模型。(2)模拟研究:研究了EGAIM保压冷却过程的模拟,采用有限元法离散控制方程和求解离散后的代数方程组,以通用型非线性有限元分析软件LS-DYNA为平台,应用其材料自定义模块UMAT,编程实现了ABS的力学模型。采用ALE算法求解藕合的速度场和压力场,基于Lagrange方法追踪气体的流动前沿,基于Darcy定律和流体体积函数(Volume of Fluid,VOF)方法追踪了聚合物的相场变化,得到了EGAIM保压冷却过程制品缩痕变化结果。(3)实验验证:通过实验,对比不同气体保压压力和气体保压时间对制品缩痕影响趋势,验证了模拟方法的可行性。本文通过EGAIM保压冷却过程的数值模拟研究,对气体作用面形貌和熔体相变过程进行了追踪,并得到了缩痕的变化过程。可在一定程度上指导工业应用。