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內容簡介:
聚合物结晶行为及其形态演化是决定聚合物制品力学性能的关键因素。本书着眼于聚合物介观尺度的结晶形态,建立了相应的数学模型与数值算法。同时,考虑到聚合物介观尺度的结晶形态与宏观尺度的温度、流场的多尺度耦合特点,本书将多尺度算法引入聚合物静态结晶、流动诱导结晶过程中,较为深入地研究了聚合物的结晶行为。本书的主要内容包括聚合物静态等温结晶的建模与模拟、聚合物静态非等温结晶的建模与模拟、冷却阶段聚合物静态结晶的多尺度建模与模拟、短纤维增强聚合物静态结晶的建模与模拟、温度梯度下聚合物静态结晶的建模与模拟、耦合流动传热的聚合物成型结晶的建模与模拟。其中,前五部分主要涉及聚合物静态结晶,最后一部分涉及流动诱导结晶。本书可供计算数学、计算材料、计算化学等专业的研究生和教师,以及相关的科研人员阅读和参考。
關於作者:
阮春蕾,博士,教授,硕士生导师。2011年毕业于西北工业大学应用数学系,获理学博士学位。同年入职河南科技大学数学与统计学院。先后在郑州大学材料科学与工程学院、南京大学化学与化工学院从事博士后研究工作,曾赴新加坡南洋理工大学进行访问交流。主要研究方向为:复杂流体流动与结晶的建模与仿真、科学与工程计算等。博士学位论文《聚合物及其复合体系流动与结晶的多尺度模拟》获陕西省优秀博士学位论文。近年来,获中国机械工业科学技术奖三等奖一项,主持完成国家自然科学基金青年项目一项、中国博士后面上项目两项、河南省科技厅科技攻关项目一项,参与完成国家自然科学基金面上项目多项。在国内外学术期刊上发表学术论文40余篇,其中以第一作者身份在《International Journal of Heat and Mass Transfer》、《高分子学报》等刊物上发表SCI论文30余篇,有2篇论文被选为封面文章重点报道。现为《Chemical Engineering Science》、《Journal of Applied Polymer Science》、《Polymer Crystallization》等多个期刊的审稿人。
目錄 :
目录 第1章 绪论1 1.1 引言1 1.2 聚合物结晶的概述2 1.2.1 聚合物结晶的多尺度特点2 1.2.2 聚合物结晶形态3 1.3 聚合物静态结晶的研究现状4 1.3.1 聚合物静态结晶动力学4 1.3.2 聚合物静态结晶形态学8 1.3.3 聚合物静态结晶的数值模拟10 1.4 聚合物/纤维复合体系结晶的研究现状11 1.4.1 横晶的形成及其对复合材料力学性能的影响12 1.4.2 聚合物/纤维复合体系结晶动力学及结晶形态学12 1.5 聚合物流动诱导结晶的研究现状13 1.5.1 聚合物流动诱导结晶动力学模型13 1.5.2 结晶对流变学的影响16 1.5.3 聚合物流动诱导结晶的形态学17 1.5.4 聚合物流动诱导结晶的数值模拟18 1.6 主要内容与结构安排21 第2章 聚合物静态等温结晶的建模与模拟23 2.1 二维等温结晶的建模与模拟23 2.1.1 等温结晶的数学模型23 2.1.2 等温结晶的二维数值算法26 2.1.3 二维等温结晶动力学的Avrami模型27 2.1.4 结果与讨论27 2.2 三维等温结晶的建模与模拟32 2.2.1 等温结晶的参数描述模型32 2.2.2 等温结晶的三维数值算法33 2.2.3 三维等温结晶动力学Avrami模型33 2.2.4 结果与讨论34 2.3 本章小结40 第3章 聚合物静态非等温结晶的建模与模拟41 3.1 二维非等温结晶的建模与模拟41 3.1.1 非等温结晶的数学模型41 3.1.2 非等温结晶的二维数值算法43 3.1.3 二维非等温结晶动力学的Kolmogorov模型44 3.1.4 结果与讨论45 3.2 三维非等温结晶的建模与模拟47 3.2.1 非等温结晶的参数描述模型48 3.2.2 非等温结晶的三维数值算法48 3.2.3 三维非等温结晶动力学的Kolmogorov模型49 3.2.4 结果与讨论49 3.3 本章小结55 第4章 冷却阶段聚合物静态结晶的多尺度建模与模拟57 4.1 冷却阶段结晶过程的二维多尺度建模与模拟58 4.1.1 多尺度模型58 4.1.2 二维多尺度算法59 4.1.3 问题描述与数值模拟60 4.2 冷却阶段结晶过程的三维多尺度建模与模拟63 4.2.1 多尺度模型与多尺度算法64 4.2.2 结果与讨论66 4.3 本章小结72 第5章 短纤维增强聚合物静态结晶的建模与模拟73 5.1 简单温度场下的短纤维增强聚合物结晶73 5.1.1 等温结晶74 5.1.2 非等温结晶82 5.2 复杂温度场(冷却阶段)下的短纤维增强聚合物结晶90 5.2.1 多尺度模型90 5.2.2 多尺度算法91 5.2.3 问题描述与数值模拟91 5.3 本章小结99 第6章 温度梯度下聚合物静态结晶的建模与模拟101 6.1 温度梯度下聚合物结晶的Monte Carlo模拟101 6.1.1 数学模型101 6.1.2 Monte Carlo法102 6.1.3 结果与讨论103 6.2 结晶动力学模型—概率解析模型的使用方法110 6.2.1 模型和算法111 6.2.2 直接采用概率解析模型的效果113 6.2.3 如何正确采用概率解析模型117 6.2.4 采用平均概率解析模型的效果117 6.2.5 平均概率解析模型中剖分份数的影响119 6.3 本章小结120 第7章 耦合流动传热的聚合物成型结晶的建模与模拟121 7.1 剪切流场中聚合物结晶过程的建模与模拟122 7.1.1 数学模型122 7.1.2 数值算法126 7.1.3 结果与讨论128 7.2 库埃特流场中聚合物结晶过程的建模与模拟133 7.2.1 多尺度模型133 7.2.2 多尺度算法134 7.2.3 结果与讨论137 7.3 “表层-芯层-表层”结晶结构的多尺度建模与模拟142 7.3.1 多尺度模型142 7.3.2 多尺度算法143 7.3.3 结果与讨论146 7.4 本章小结152 参考文献153