短纤维增强聚合物复合材料成型制品的力学性能与纤维取向有关，且纤维含量、纤维的长径比、纤维初始状态、模具结构及成型过程中作用在纤维上的流场和热场等均会引起纤维产生不同的运动，导致纤维产生“取向”效应。因此，对短纤维复合材料的纤维取向研究一直是其加工领域的热点。effery分别研究了在不考虑纤维间的相互作用时纤维的运动和取向分布。Folgar在建立纤维增强聚合物流变方程时考虑了纤维间的相互作用，并给出了纤维取向的计算公式，为纤维取向的计算机模拟打下了良好的基础。由于在注塑成型过程中难以测定纤维间的相互作用系数对纤维取向的影响，故可采用数值方法模拟对之进行研究。本文基于Hele-Shaw流动模型，采用广义非牛顿流体Cross-WLF黏度模型，通过Moldflow软件对薄壁拉伸试样短玻璃纤维增强聚合物的注射成型流动过程和纤维取向规律进行研究。

　　1数值研究方法1.1几何模型及网格划分根据中拉伸试样的尺寸要求，采用ProE软件进行三维建模，导入Moldflow软件包，选用fusion网格类型进行网格划分，再经网格检查诊断和修复，达到满足要求后，进行模拟分析。网格诊断结果为，单元总数5491、节点总数2748、网格匹配百分比99.7%三维实体及网格模型如Fig.1所示。

　　1.2数学模型及控制方程本文主要对不同纤维含量的聚丙烯增强材料的注塑成型流动进行分析，重点研究纤维间不同相互作用系数Ci和纤维百分含量f对纤维取向的影响。根据Folgar-Tucker取向模型，将厚度力矩Dz均设定为常数1，而Ci分别设定0.0001、0.001、0.01、0.1四个不同的数值：连续性方程：运动方程：通讯联系人：柳和生，主要从事高分子材料成型加工理论及成型机械等研究，E-mail：hsliuvip.163.com米用七参数Cross-WLF黏度模型n（Tp）能量方程：dT向的平均速度；P―-密度；Cp―-比热容；k导率；熔体的压力；T熔体温度；Y速率；n一剪切黏度；b―——半型腔厚度；k-方传切剪数；i一n剪切变稀曲线的斜率；n―一剪切黏度；Y一一剪切速率；T一一熔体温度；一一熔体的压力。

　　2模拟实例结果及分析每。2为材料1（“。1）为不同作用注塑成型充填时间等值线分布图，从Fig.2中可以看出，虽然Ci不同，但充填时间完全相同。Fig.3为材料1纤维取向的整体变化趋势（采用等值线的形式表示平均纤维取向分布）。由Fig.3可以看出，随着Ci增大，平均纤维的取向性呈减小的趋势，尤其是当Ci=0.1时，取向分布变化*明显，Fig.3中平均纤维取向的*大值依体变化的趋势可解释为：随着Ci的增大，由于纤维间附加的应力增大，纤维间的相互作用力增大，因此纤维随流动方向的取向性变差。且从F向性明显比试样的两大端哑铃部位的取向程度高，这可能是由于试样细颈部位纤维受到的作用力比其它部位的大，故纤维的取向性增加；而在细颈与哑铃的过渡区域，纤维的平均取向值介于两者之间，且在垂直流动方向的纤维取向程度*小，其主要原因可能是由于文中选择试样的厚度为2mm，属于薄壁零件，因其外表层的熔体温度下降较快，增强纤维来不及发生取向改变就被固化，故外表层的纤维取向性较低，但在某些局部位置（如试样截面面积变化部位）的纤维取向程度会产生突然变大，如Fig.3中箭头所指部位（1）。这是由于流动截面的变化，使得熔体的流动状态发生改变，导致作用在纤维上的力或力矩发生变化，从而使得纤维的取向性产生突变。模拟结果与的实验现象非常吻合。

　　为了进一步研究Ci和f对纤维取向的影响，本文再选取了f分别为40%和50%的两种材料进行对比研究。Fig. 3（含GF50%，牌号：NIPLENEF50AGR）注塑成型充填时间等值线图，由Fig.4可以看出，对于相同的材料，虽然系数Ci不同，但其充填时间也完全相同，归究其原因可能是由于本文只重点研究Ci对纤维取向的影响，在模型简化过程中没有考虑纤维和聚合物耦合作用对注射充填的影响，从而导致充填时间完全相同；结合Fig.2和Fig.4可发现，随着f的增加，充满整个型腔的时间基本上在1s左右，分别为t尸1. 026s，基本可以认为f对充填时间影响不大。

　　Fig.是材料2、材料3的平均纤维取向分布等值线分布图，从Fig.5中可以发现，对于相同材料，纤维取向的变化规律与Fig.3基本上相类似，只是平均纤维取向分布的数值大小和变化程度有所不同而已。结5，可以发现在较低纤维含量范围内随着纤维含量的增大，平均纤维取向数值增大，整体纤维取向呈增大的趋势，但当纤维含量较高时，整体纤维取向分布基本不变化，甚至会产生下降变化的趋势，即纤维含量对纤维取向的影响存在一个*佳值。文中的纤维含量对纤维取向影响的模拟规律可以得到的佐证。

　　3结论本文以拉伸试样为研究对象，通过Moldflow软件对纤维强聚合物注塑成型进行流动分析，重点研究纤维间不同相互作用系数和纤维百分含量/对纤维取向的影响，研究结果表明，随着G大，平均纤维的取向性呈减小的趋势；在相同条件下，试样不同部位纤维的取向性不同，中间细颈部位沿流动方向的纤维取向性*高，而两大端哑铃部位的取向程度较低，在细颈和哑铃的截面过渡区的平均纤维取向值介于两者之间，厚度方向外侧的取向*低，但在截面过渡区域由于熔体的流动状态发生变化，该区域某些局部的纤维取向产生突变。/对纤维取向性影响较小，且存在一个*佳含量百分比。

　　需要说明的是由于文中在进行简化时没有考虑纤维和聚合物熔体之间的耦合作用，导致熔体充填时间基本没有变化，与实际的情况存在一定的差别，这也将是本文今后的一个研究问题。另外文中的模拟结果虽然得到了他人实验的佐证，全面的实验验证也是今后研究工作的一个重要内容。