聚合物熔體擠出脹大及uhwmpe熔體紡絲模具優(yōu)化研究

聚合物熔體擠出脹大及uhwmpe熔體紡絲模具優(yōu)化研究

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)論文題目:聚合物熔體擠出脹大及UHWMPE熔體紡絲模具優(yōu)化研究作者姓名:王艷童專業(yè)名稱:砌捌登及甚自麴業(yè)指導(dǎo)教師:素丑:堂論文提交日期:論文答辯日期:授予學(xué)位日期:入學(xué)時(shí)間:壟Q呈呈生窆且研究方向:捌酗圓睦型擻職稱:副敦攫萬(wàn)方數(shù)據(jù)PoLyMERMEIJEXTRUDATESWELLANDoPTlMIZATIoNRESEARCHoFUHMWPEMELTDIEADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTERoFPHILo

2、SoPHYShandongUniversityofScienceandTechnologyWangYanliSupervisor:AssociateProfessorQinShengxueCollegeofMechanicalandElectronicEngineeringMay2014萬(wàn)方數(shù)據(jù)聲明本人呈交給山東科技大學(xué)的這篇碩士學(xué)位論文,除了所列參考文獻(xiàn)和世所公認(rèn)的文獻(xiàn)外,全部是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下的研究成果。該論文資料尚沒(méi)有呈交于其它任何學(xué)術(shù)機(jī)關(guān)作鑒定。碩士生簽名:乏日AFFIRMATIoN澎立期:20/q..石.

3、】lIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinsti

4、tute.Date:20/牛.‘.J1萬(wàn)方數(shù)據(jù)山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要聚合物擠出成型已成為塑料制品加工的重要手段,具有生產(chǎn)效率高、連續(xù)性好的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于薄膜、板材、管材及異型材和電線電纜等的生產(chǎn)。在聚合物的加工過(guò)程中,傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)理論己不能很好地指導(dǎo)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的需要,利用數(shù)值計(jì)算技術(shù)模擬聚合物在流道中的流動(dòng)過(guò)程,可為工藝設(shè)計(jì)和模具優(yōu)化提供理論依據(jù)。本文以聚合物流變學(xué)為基礎(chǔ),建立了牛頓流體和冪律流體在圓形口模內(nèi)流動(dòng)的有限元模型。采用罰有限元法將連續(xù)性方程引入動(dòng)量方程,避免了對(duì)壓力項(xiàng)直接求解,降低了模擬對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存

5、的要求;采用路線法對(duì)擠出脹大的自由表面進(jìn)行了更新迭代,得到了自由表面位置。對(duì)牛頓流體擠出脹大行為進(jìn)行了模擬分析,獲得了流體速度場(chǎng)分布和擠出脹大率,并將模擬結(jié)果與有限元軟件Polyflow的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,證明了該方法能有效地模擬牛頓流體的二維擠出脹大行為,并進(jìn)一步研究了入口流量、罰數(shù)與粘度比值對(duì)擠出脹大的影響。基于高分子材料非牛頓效應(yīng)的特點(diǎn),進(jìn)一步采用冪律本構(gòu)方程對(duì)圓形口模進(jìn)行數(shù)值分析,研究了入口流量和非牛頓指數(shù)對(duì)聚合物流動(dòng)的影響。在擠出成型過(guò)程中,壁面滑移影響聚合物制品的表面質(zhì)量,因此考慮滑移條件的數(shù)值模擬更

6、加接近生產(chǎn)實(shí)際,本文提出了一種壁面滑移系數(shù)的計(jì)算方法。以UHMWPE為研究對(duì)象,利用熔融指數(shù)儀和毛細(xì)管流變儀測(cè)得流動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行處理后得到UHMWPE的零剪切粘度、非牛頓指數(shù)與松弛時(shí)間。通過(guò)將實(shí)際測(cè)得的熔體壓力與Polyflow數(shù)值模擬得到的壓力值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)誤差比較,確定了UHMWPE壁面滑移系數(shù)。在熔融紡絲過(guò)程中,由于UHMWPE粘度大,流動(dòng)行為較為復(fù)雜,研究UHMWPE熔體紡絲在擠出成型過(guò)程中的流變行為,具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。針對(duì)熔體紡絲成型工藝,考慮到壁面滑移因素,模擬了UHMWPE熔體在噴絲孔內(nèi)的

7、流變行為;利用PolyflOW模擬了不同結(jié)構(gòu)噴絲孔的擠出成型過(guò)程,獲得了熔體速度、壓力和溫度場(chǎng)的分布規(guī)律;研究了微孔長(zhǎng)徑比L/D及導(dǎo)孔壓縮角對(duì)擠出成型的影響,為噴絲孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:數(shù)值模擬,擠出脹大,UHMWPE,滑移系數(shù),熔融紡絲萬(wàn)方數(shù)據(jù)ABSTRACTPolymerextrusionprocesshasbecameanimportantmethodforplasticproductionprocessing,whichhasthefeaturesofhighefficiencyandcont

8、inuousproduction,iswidelvusedinfilms,sheets,pipes,profiles,wireandcable.Conventionalempiricaldesigncan,tmeetthedemandofindustrydesign,andpolymerflowCanbegotbycomputernumeric址simula

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