本书为“材料先进成型与加工技术丛书”之一。数值模拟是连接聚合物加工科学和技术的桥梁，如何在建立“大分子工程”概念的基础上形成聚合物成型加工数值模拟理论，实现对成型过程物理、化学行为的预测，制品性能的预测，以及工艺和模具优化，是聚合物加工领域关注的前沿科学和技术问题，也是实现工业软件自主化的基础性工作。本书在总结聚合物成型加工数值模拟现状的基础上，重点介绍聚合物成型加工模拟理论最新的研究进展。全书涵盖聚合物加工基础、聚合物成型加工过程中的宏观模拟理论、聚合物成型加工过程中的微介观模拟理论、聚合物成型加工过程中的跨尺度模拟理论、基于模拟的聚合物成型加工工艺和模具优化设计理论等内容。

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1980.09-1984.07，铁道兵工程学院（石家庄铁道学院）机械系机械制造业专业学习 1984.07-1987.07，大连理工大学机械系计算机辅助设计专业硕士研究生 1987.07-1990.07，大连理工大学力学系计算力学专业博士研究生1990.07-2000.6，郑州工业大学讲师、副教授、教授。 1992.12-1993.4，美国康奈尔（Cornell）大学访问学者。 1995.10-1996.4，美国康奈尔（Cornell）大学访问学者。 2000.07-2012.08，郑州大学常务副校长、校长；郑州大学橡塑模具国家工程研究中心主任、教授；2009年 当选中科院院士。 2012.08-2013.12，大连理工大学校长；大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室教授。 2013.12-2018.11，国家知识产权局局长。 2018.12-，国家市场监督管理总局党组成员，国家知识产权局局长、党组书记。高分子成型加工及模具技术国家橡塑模具国家工程研究中心主任， 国家杰出青年科学基金获得者，“973 计划”项目首席科学家。曾两次以第一完成人获得国家科技进步二等奖；荣获“中国 载人航天工程突出贡献”奖励。先后获得中国青年科 技奖、全国优秀科技工作者、全国杰出专业技术人才等诸多荣誉称号。中国机械工程学会常务理事，《中国塑料》主编、《模具工业》编委会副主任，《Advanced Composites and Hybrid Materials》、《应用数学与力学》、《化工学报》等杂志编委。

目录
总序
前言
第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 塑料成型加工方法 2
1.2.1 压缩模塑 2
1.2.2 传递模塑 3
1.2.3 挤出成型 4
1.2.4 吹塑成型 5
1.2.5 注射成型 6
1.2.6 热成型 7
1.3 聚合物成型数值仿真与软件 8
1.3.1 数值仿真技术概况 9
1.3.2 注射成型过程的数值仿真 10
1.3.3 气体辅助注射成型过程的数值仿真 11
1.3.4 反应注射成型过程的数值仿真 12
1.3.5 挤出成型过程的数值仿真 13
1.3.6 吹塑成型和热成型过程的数值仿真 16
1.3.7 其他成型过程的数值仿真 18
1.4 本章小结 19
参考文献 19
第2章 宏观模拟理论 21
2.1 引言 21
2.2 注塑成型模拟理论与控制方程 21
2.2.1 流动理论 21
2.2.2 收缩与翘曲变形 24
2.2.3 本构方程 26
2.2.4 状态方程（p-v-T关系） 30
2.3 注塑传统网格类数值模拟方法 31
2.3.1 流动分析有限元方法 31
2.3.2 黏弹性流动模拟方法 33
2.3.3 流动前沿追踪方法 34
2.3.4 喷泉流现象模拟 36
2.3.5 冷却分析的边界元方法 37
2.3.6 收缩与翘曲变形模拟 39
2.4 注塑充填无网格数值模拟方法 40
2.4.1 经典SPH方法 40
2.4.2 用于注塑模拟的SPH方法改进 44
2.4.3 SPH注塑模拟求解步骤 48
2.4.4 SPH注塑模拟算例 49
2.5 本章小结 60
参考文献 60
第3章 微介观模拟理论 66
3.1 引言 66
3.2 结晶动力学 67
3.2.1 结晶度模型 67
3.2.2 晶核密度模型 75
3.2.3 晶体生长模型 76
3.2.4 结晶对注塑模拟的影响 76
3.3 复合材料纤维分布 77
3.3.1 纤维取向模拟 77
3.3.2 纤维浓度模拟 79
3.4 微介观分子模拟方法 87
3.4.1 分子动力学及其粗粒度方法 87
3.4.2 基于管道模型的模拟方法 91
3.5 注塑成型的跨尺度模拟 99
3.6 本章小结 105
参考文献 105
第4章 注塑成型工艺与模具优化 109
4.1 引言 109
4.2 成型工艺与模具优化模型 110
4.2.1 优化模型的定义 110
4.2.2 注塑成型的设计指标 111
4.2.3 注塑成型的设计参数 114
4.3 注塑成型工艺与模具优化方法 117
4.3.1 黑箱类优化算法简介 117
4.3.2 初始DOE方法 119
4.3.3 高斯过程模型 122
4.3.4 EGO加点准则 126
4.4 浇口位置优化算法 134
4.4.1 面向浇口位置的高斯过程模型 134
4.4.2 浇口位置的直接搜索算法 136
4.4.3 浇口位置的初始DOE算法 137
4.5 本章小结 137
参考文献 137
第5章 随形冷却管道拓扑优化设计 139
5.1 引言 139
5.2 基于边界元的基结构拓扑优化 140
5.2.1 基于边界元的冷却分析模型 140
5.2.2 随形管道拓扑优化模型 147
5.2.3 优化中的技术细节 154
5.2.4 数值算例 160
5.3 基于伪密度变量的流热力耦合拓扑优化 173
5.3.1 控制方程及拓扑优化模型 174
5.3.2 过滤方法 177
5.3.3 灵敏度分析 178
5.3.4 数值算例 181
5.4 本章小结 183
参考文献 184
关键词索引 185