,190 北京科技大学学报 第29卷 表1在1.2mm处模具温度为298K和348K时的温度、相对结晶度及晶核数 Table 1 Temperature,relative degree of crystallinity and nuclei number at 1.2mm at different mold temperatures 温度/K 晶核数 相对结晶度 时间/s T:=298K Ta=348K T.=298K T:=348K Ta=298K T=348K 40 384.5 407.5 156 2 0.002 0 60 366.9 397.3 1349 8 0.098 0 70 363.9 393.8 2761 13 0.580 0 80 359.6 391.0 4962 21 0.908 0 90 355.4 388.7 8106 30 0.992 0.001 100 352.4 386.7 12326 S 0.002 120 348.3 383.4 0 67 0.005 150 342.7 379.7 0 119 0.021 210 335.9 374.5 0 269 1 0.237 注：Ta表示模具温度 表2在1.2mm处熔体温度为473K和513K时的温度、相对结晶度及球晶生长速度 Table 2 Temperature,relative degree of crystallinity,and growth rate of spherulites at 1.2mm at different melt temperatures 温度/K 球晶生长速度/(hms 相对结晶度 时间/s T=473K T=513K T=473K T=513K T=473K T=513K 40 372.5 387.5 2.83 1,06 0.017 0.001 45 368.8 383.2 3.09 1.56 0.045 0.001 50 365.5 379.6 3.24 1.96 0.186 0.003 55 362.8 376.4 3.32 2.30 0.341 0.007 60 361.2 373.4 3.34 2.58 0.924 0.020 70 357.9 368.8 3.27 2.93 0.998 0.205 80 353.2 365.2 3.13 3.10 0.999 0.532 0 350.3 361.7 2.97 3.15 0.835 100 347.9 357.9 2.80 3.13 1 0.971 110 345.4 354.7 2.64 3.073 1 0.999 注：T1表示熔体温度 图5为根据以上球晶成核与生长模型而得到的 都基本吻合 在平面内一小块区域球晶的生长与碰撞的截面，这 一结果反应的球晶生长趋势与Carvalho[19-0]等所 3结果与讨论 做的实验结果和Huang2四所做的实验与模拟结果 (1)聚合物科学的多尺度模型目前是国内外的 研究热点之一，实现对聚合物材料的多尺度模拟意 义非凡，但目前由于理论尚不成熟，在对材料介观层 面模拟时，采用材料微观层面的模拟结果较难实现· 本文建立了聚合物熔体冷却过程的宏观尺度上温度 场分析和介观尺度上结晶情况分析相互耦合的理论 模型，并以此模拟了某一具体制件的情况，为双尺度 模拟提供了一个思路。该方法得到的温度场结果与 聚合物熔体的结晶情况比单尺度模拟的结果准确. (2)选择对简单形状制品在静态条件下的冷却 图5小块区域内的结晶生长情况 过程进行模拟的主要原因在于可简化问题并突出思 Fig.5 Crystal growth in a small domain 路，便于比较与检验模拟结果.通过比较，一方面可表1 在1∙2mm 处模具温度为298K 和348K 时的温度、相对结晶度及晶核数 Table1 Temperature‚relative degree of crystallinity and nuclei number at1∙2mm at different mold temperatures 时间／s 温度／K 晶核数 相对结晶度 Td＝298K Td＝348K Td＝298K Td＝348K Td＝298K Td＝348K 40 384∙5 407∙5 156 2 0∙002 0 60 366∙9 397∙3 1349 8 0∙098 0 70 363∙9 393∙8 2761 13 0∙580 0 80 359∙6 391∙0 4962 21 0∙908 0 90 355∙4 388∙7 8106 30 0∙992 0∙001 100 352∙4 386∙7 12326 40 1 0∙002 120 348∙3 383∙4 0 67 1 0∙005 150 342∙7 379∙7 0 119 1 0∙021 210 335∙9 374∙5 0 269 1 0∙237 注：Td 表示模具温度． 表2 在1∙2mm 处熔体温度为473K 和513K 时的温度、相对结晶度及球晶生长速度 Table2 Temperature‚relative degree of crystallinity‚and growth rate of spherulites at1∙2mm at different melt temperatures 时间／s 温度／K 球晶生长速度／（μm·s —1） 相对结晶度 Tl＝473K Tl＝513K Tl＝473K Tl＝513K Tl＝473K Tl＝513K 40 372∙5 387∙5 2∙83 1∙06 0∙017 0∙001 45 368∙8 383∙2 3∙09 1∙56 0∙045 0∙001 50 365∙5 379∙6 3∙24 1∙96 0∙186 0∙003 55 362∙8 376∙4 3∙32 2∙30 0∙341 0∙007 60 361∙2 373∙4 3∙34 2∙58 0∙924 0∙020 70 357∙9 368∙8 3∙27 2∙93 0∙998 0∙205 80 353∙2 365∙2 3∙13 3∙10 0∙999 0∙532 90 350∙3 361∙7 2∙97 3∙15 1 0∙835 100 347∙9 357∙9 2∙80 3∙13 1 0∙971 110 345∙4 354∙7 2∙64 3∙073 1 0∙999 注：T1 表示熔体温度． 图5 小块区域内的结晶生长情况 Fig．5 Crystal growth in a small domain 图5为根据以上球晶成核与生长模型而得到的 在平面内一小块区域球晶的生长与碰撞的截面．这 一结果反应的球晶生长趋势与 Carvalho ［19—20］ 等所 做的实验结果和 Huang ［21］所做的实验与模拟结果 都基本吻合． 3 结果与讨论 （1） 聚合物科学的多尺度模型目前是国内外的 研究热点之一‚实现对聚合物材料的多尺度模拟意 义非凡‚但目前由于理论尚不成熟‚在对材料介观层 面模拟时‚采用材料微观层面的模拟结果较难实现． 本文建立了聚合物熔体冷却过程的宏观尺度上温度 场分析和介观尺度上结晶情况分析相互耦合的理论 模型‚并以此模拟了某一具体制件的情况‚为双尺度 模拟提供了一个思路．该方法得到的温度场结果与 聚合物熔体的结晶情况比单尺度模拟的结果准确． （2） 选择对简单形状制品在静态条件下的冷却 过程进行模拟的主要原因在于可简化问题并突出思 路‚便于比较与检验模拟结果．通过比较‚一方面可 ·190· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷