注塑成型是非牛顿的高温聚合物熔体在压力作用下通过浇注系统填充常温型腔的一个非常复杂的物理过程。熔体在流动过程中因高速剪切以及与冷模具表面接触而伴随着熔体固化、收缩甚至结晶行为。塑件表面质量的优劣直接影响着制品外观形态的好坏和力学性能(如强度和刚度)的优劣。熔体在流动过程中因进浇方式、产品结构形式以及制品壁厚不均等原因容易造成两股或者多股流体汇流而形成熔接痕,进而影响制品的表面质量和力学属性。在熔体充模、表皮层形成过程中宏观尺度上所观测到的复杂流动现象,主要由粘弹性流体本身的微观结构所决定。因此,对于熔体微观分子构型的形态演变模拟研究具有重要的科学意义和使用价值。本文基于注塑成型过程中聚合物-模仁模型,采用从头算起的通用型Compass力场、三维周期性边界、初速度Boltzmann分布取样和Ewald求和等方法,模拟研究聚合物熔体在不同模具温度型腔中的充填过程。在导入的面心立构Ni晶胞模型基础上,切割晶面、扩展晶胞和添加三维周期边界得到初始金属模具模型;采用几何优化,退火处理和动力学弛豫等方法优化模型;NVT动力学模拟使得Ni金属处于不同的工作温度状态。基于Ni模仁模型的晶格参数,借助于集合了三种能量最小法的Smart法优化初始聚合物分子链模型,引入Compass立场、Ewald求合法和三维周期边界构建聚合物分子链晶胞模型,且对其进行一系列的优化处理;采用NVT系综和精准性较高、收敛率较快的NHL温控法MD模拟使聚合物晶胞模型处于熔融状态。借助于Build Layer模块,构建聚合物-模仁实验模型,并在模型上添加一个3 nm的真空层。本文以PP为实验材料,构建容纳了4条聚合物为100的iPP分子链所构成的链团模型,基于MD模拟实验研究了注塑成型过程中表皮层充模行为的分子机制。进一步实现研究了注塑充模过程中两股熔体前沿汇流时分子构型的可视化。构建6条、聚合物为100的PP分子链模型,优化处理后使其处于熔融状态;采用层模块构建两股熔体汇流的分子模型。基于以上两种分子模型以及对聚合物熔体充模行为进行适当地简化和假设,模拟研究了在温度和压力耦合作用下,模具温度对制品表皮层充模行为和熔接痕形成的影响。通过MD模拟计算得到不同温度下的PP体系体积和温度的变化情况,借助于NPT系综模拟得到iPP的Tg为249.5 K,与前期工作的模拟及实验结果较吻合,说明所构建模型可应用于MD法求解注塑成型过程中高分子链的运动状态和统计规律。研究结果表明:聚合物分子链和金属模仁之间的结合主要依赖于范德华力,MSD变化趋势说明模温能有效地提高分子链段的活跃性。保压阶段的密度分布,模型形态演变以及填充率等说明,模具表面温度的升高,有利于熔体分子的扩散和运动,致使分子链的松弛,解缠结和迁移行为更容易发生,使得制品表面质量得到提升。此外,纳米型腔的充填主要发生在保压阶段,且存在一定的空隙。冷却脱模结果反应了保压阶段分子链受压力作用进入型腔而产生了一定的内应力,脱模之后,内应力得到释放,致使塑件发生一定的形状变形和弯曲变形。熔接痕模拟实验结果表明,熔体汇流时从开始的清晰界面逐渐过渡变成模糊,到最后的界面消失,熔体相容。从体系的界面能和不同熔体间的重叠厚度图可知,模温有利于提高熔体汇流时的熔接效果。保压阶段,熔体在温度-压力耦合作用下,晶胞发生了明显的体积收缩变化,密度增大,与宏观的保压补缩现象相吻合。分析其MSD图可知,MSD由开始的近似线性变化转变成了近似指数形式变化,这说明体系由在原始位置附近振动过渡到了爱因斯坦扩散,再到最后的取向变形的一个过程。用熔体间的重叠厚度来表征熔接痕的熔接效果,发现模具温度的升高对熔体汇流的熔接有一定的提升效果。脱模之后,高模温下成型的制品主链原子活跃性较低,这说明高模温下成型的塑件所产生的内应力较小,有利于减少制品的变形量。此外,制品的熔接质量变化趋势与保压阶段一样,说明模温的升高能够削弱甚至消除熔接痕,从而提高制品的力学性能。