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“高分子材料數(shù)字仿真技術大講堂”作為“仿真大講堂”系列活動的第7期，邀請到“長江學者”特聘教授、北京化工大學機電工程學院院長楊衛(wèi)民作報告分享。楊衛(wèi)民院長的報告題目為《高分子材料智能制造數(shù)字仿真技術》。

設計流程1.1 相位 -> 微觀結構 -> 實驗驗證在此過程中，用戶首先使用光線追跡方法設計DOE /超穎透鏡所需的相位。然後根據(jù)給定的相位設計微結構。圖1顯示了該過程的流程圖。該圖表未涵蓋設計的詳細訊息，例如，微觀結構可以是傳統(tǒng)的閃耀光柵或現(xiàn)代的超穎透鏡。所需的設計和製造方法可能會有所不同，具體取決於微結構的類型。參考文獻[5]顯示了根據(jù)給定的相位輪廓生成閃耀光柵的範例。

所有的資料都包含材料比重，這讓設計師可以估計高折射率玻璃的相對重量。玻璃庫中其他的材料是塑膠，例如CR-39、PC以及一系列眼科常見、名為thiourethanes的材料。這些資料都是從鏡片或材料的主要製造商取得的。各家製造商塑膠材料的折射率各有不同，除了因為結構本身的差異之外，各種不同的添加物也會造成影響，例如UV吸收劑、塑化劑、脫模劑。此外，射出成型的流程參數(shù)也都有影響。

( 圖1~圖4 )平均來說，我每週必須投入 2-3 天時間進行分析，以確保經(jīng)驗不足的設計方案可以順利生產(chǎn)；因此我讓電腦晚上執(zhí)行分析，白天再來驗證結果。Moldex3D Solid 的分析時間與模具試模的次數(shù)與成本相較來看，每批模具我們至少減少了一半的試模次數(shù)，這項工作是值得的 一般來說分析的過程中若有外觀或者強度問題，結合線的結合位置與長度往往被提出討論。

圖1（a）所示的SRG，可以通過幾種方法製造，如電子束寫入，光刻，納米壓印，或鑽石車削。與VHG不同，SRG沒有空間變化的折射率。相反，光柵的表面是由周期性的微結構組成的。為了對SRG進行建模，需要採用類似傅里葉模態(tài)法（也叫RCWA）的算法。本文將介紹VHG的工具。

雖然性能要求至關重要，但確保設計可以製造並在構建時性能良好也同樣重要。這裡有許多考慮因素。可製造的特定鏡片形狀將受到限制。同樣，OpticStudio 提供了分析特性的能力，例如最大局部表面斜率，並在優(yōu)化過程中控制這些特性以確保最終的光學設計是可製造的。射出成型技術使可能的創(chuàng)新光學機構設計技術，具有大規(guī)模生產(chǎn)的模塊很多好處。

這種內(nèi)在聯(lián)系，如同材料的獨特 “指紋”，反映了高分子材料在不同熱力學條件下的本質(zhì)特征。從微觀角度來看，高分子材料是由大量的高分子鏈組成。溫度的變化會影響高分子鏈的熱運動，當溫度升高時，分子熱運動加劇，分子間的距離增大，從而導致材料的體積膨脹；反之，溫度降低，分子熱運動減弱，體積收縮。

由于塑料為非牛頓流體，因此在管壁處的剪切速率要比牛頓流體更高，所以我們需要用Rabinowitsch-Weissenberg校正來修正剪切速率，從而得到真實的剪切速率。校正后的剪切應力除以校正后的剪切速率就得到了塑料熔體真實的剪切黏度。 剪切黏度除了可以表征不同材料的流動特性以外，也是Moldex3D 模流仿真軟件所用的材料數(shù)據(jù)包中重要的數(shù)據(jù)之一。

微觀力學模塊(Micromechanics Interface, MMI)是Moldex3D一個輸出材料特性的模塊，其允許用戶在可提供用戶輸出多尺度材料的材料性質(zhì)給Digimat或Converse，并整合在有限元素分析中。在Moldex3D中以復合材料完成仿真分析后，用戶能夠利用MMI模塊更準確、更有效率地解決復雜的非線性多尺度有限元結構分析。

材料卡片定制國高材分析測試中心聯(lián)合行業(yè)仿真機構，為客戶提供材料力學性能樣件測試及仿真軟件材料卡片生成服務，具體內(nèi)容如下：1.按照客戶的技術要求，進行高分子材料試驗（單向拉伸，缺口拉伸，剪切，雙向拉伸，沖孔，三點彎等）。2.對材料樣件試驗結果數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，驗證及仿真分析標定。4.最終交付材料樣件試驗數(shù)據(jù)結果及仿真軟件材料卡片。

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該論文系統(tǒng)性地為高分子材料的“抗裂性”研究構建了從熱力學框架到分子設計原理的清晰圖譜。這篇論文不僅是一份學術總結，更是一份面向未來的抗撕裂、抗疲勞高分子材料“設計指南”。

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如果不能控制利用PCR原料制造PCR產(chǎn)品的模具和生產(chǎn)工藝成本，不能挖掘PCR的高附加值應用，將難以在市場大面積推廣PCR。PCR材料評估及創(chuàng)新應用塑料在老化過程中，隨著時間的推移，會發(fā)生交聯(lián)，也會發(fā)生降解。交聯(lián)結構的存在使得PCR的熔體彈性提升，而適度的降解導致的小分子的存在，則可以提升熔體的流動性。基于這樣的思考，引進人才試圖將PCR材料應用于具有高光澤度外觀的射出產(chǎn)品中。

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在大部分的高分子中都可以觀察到上牛頓區(qū)域及剪切變稀區(qū)域的現(xiàn)象 (但ＬＣＰ可能是個例外)，而下牛頓區(qū)域在大部分的熱塑性材料中就不那么明顯了，因為在極高的剪應變速率通常已造成分子的裂化。 另外，熱塑性材料的黏度和溫度有強烈的關系，通常當溫度上升時黏度會明顯的下降。

國高材分析測試中心具備成熟的高分子材料材料卡片制作技術經(jīng)驗，可依照標準材料卡片制作流程，進行樣品制備和相關性能測試，如在高低速應變率下，結合非接觸式數(shù)字圖像相關（DIC）測量方法，精準獲取在拉伸、剪切及壓縮等試驗下的高分子材料參數(shù)，并依照常用的商業(yè)仿真軟件格式來整合材料特性參數(shù)，保證這些材料特性參數(shù)可順利應用于各類仿真軟件，為仿真結果的準確性保駕護航。

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800 nm範圍內(nèi)的光將用於避免組織中的高吸收，這會限制穿透。光源規(guī)格OCT將干涉測量技術與寬帶近紅外光結合使用。 較寬的帶寬可提供最佳分辨率，而波長選擇可確定樣品材料中的穿透深度。

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