申长雨院士团队：聚合物成型加工数值模拟 | 国家出版基金项目

材料先进成型与加工技术作为创新和技术变革的摇篮，在社会经济发展中一直占据着非同寻常的地位，也是技术变革和经济增长的主要引擎。开发和应用先进成型与加工技术、工艺、装备，改造传统制造业，是提高我国制造业竞争力的关键。

进入21 世纪，信息与通信技术、先进材料研究、光子学、生物技术、纳米技术、微纳米技术等新兴学科的迅猛发展，推动着材料成型与加工理论和技术的创新和变革；气候变化和工业的可持续发展，又对材料成型与加工理论和技术的发展提出了一系列重大的社会挑战。同时，随着传统加工过程（铸造、锻造、冲压及注塑成型等）宏观数值模拟的日益完善，发展微观数值模拟及组织性能质量预测技术就显得十分必要。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。

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聚合物成型加工数值模拟理论与方法购买

申长雨, 阮诗伦, 李征著

北京 : 科学出版社, 2026. 6

(材料先进成型与加工技术丛书 /申长雨总主编)选购丛书

ISBN 978-7-03-085977-8

《聚合物成型加工数值模拟理论与方法》立足聚合物成型加工数值模拟领域的发展现状，系统梳理行业研究成果，重点阐释该领域模拟理论的前沿研究进展。全书体系完整、内容详实，全面覆盖聚合物加工基础理论、成型加工宏观模拟、微介观模拟、跨尺度模拟，以及基于数值模拟的聚合物成型工艺优化、模具优化设计等核心内容，构建了系统化、专业化的成型加工数值模拟知识体系。

本书聚焦注塑模具随形冷却管道创新设计，创新性阐述两类主流拓扑优化设计理论与技术方法。第一类为基于边界元法的基结构拓扑优化方法，依托精准的边界元冷却分析模型，通过迭代计算实现冷却管路布局的科学化、精细化优化；第二类是基于伪密度变量的流-热-力耦合拓扑优化方法，以材料分布为核心设计变量，可理论生成各类复杂异形冷却结构。该方法通过求解完整的Navier-Stokes方程与能量方程，充分考量管道分支效应，在优化冷却系统的同时，兼顾模具整体结构承载性能，突破传统设计局限。

两类主流拓扑优化设计

相较于传统经验式水路布置模式，本书推介的拓扑优化设计方法，以流热耦合仿真为核心驱动，结合增材制造工艺实现异形随形冷却结构的工程落地，可有效均衡模具温度场分布、大幅改善塑件翘曲变形问题、缩短产品成型周期，显著提升聚合物成型加工质量与生产效率。书中配套丰富详实的数值算例，充分验证了优化设计框架的科学性与实用性，为注塑模具随形冷却系统的数字化、智能化设计提供了坚实的理论支撑和实操参考。

全书兼具前沿学术价值与工程应用价值，理论体系严谨、技术落地性强，可供高分子成型、模具CAE等相关领域的科研人员、一线工程技术人员及高校研究生阅读学习、参考使用。

本书为“材料先进成型与加工技术”丛书之一，由申长雨、阮诗伦和李征执笔撰写。感谢刘春太、曹伟、李刚、谷俊峰、方海东等为本书出版所提供的帮助，感谢博士研究生和硕士研究生为本书所做的资料收集和文献整理工作，在此向他们表示感谢。

“材料先进成型与加工技术”丛书重点关注的是材料成型过程中物理、化学等基础科学问题，以及制造具有竞争力产品的创新技术，汇集了我国在材料的先进成型与加工领域的最新基础研究成果和技术成果，重点包括：①传统材料成型加工中的新理论和新技术；②先进材料成型和加工的理论和技术；③材料循环高值化与绿色制造理论和技术；④极端条件下材料的成型与加工理论和技术；⑤材料的智能化成型加工理论和方法；⑥增材制造。丛书强调理论和技术相结合、材料与成型加工相结合、信息与通信技术与材料成型加工技术相结合，旨在推动学科发展、促进产学研合作，夯实我国基础制造业的根基。

本文摘编自《聚合物成型加工数值模拟理论与方法》（申长雨, 阮诗伦, 李征著. 北京 : 科学出版社, 2026. 6）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

(材料先进成型与加工技术丛书 / 申长雨总主编)选购丛书

ISBN 978-7-03-085977-8

责任编辑：翁靖一 高 微

本书是兼具学术性和技术性的著作，可供专业科研人员、技术人员和研究生参考学习。

（本文编辑：刘四旦）

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