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《郑州大学》 2002年
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聚合物熔体粘弹参数拟合及注塑件残余应力研究

郝如江  
【摘要】: 聚合物熔体既不同于弹性固体,又不同于粘性流体,它是一种典型的粘弹性材料。聚合物熔体的粘弹特性在其受到外界作用时表现出来,不同的外界条件,如作用力的大小与频率、作用时间的长短、外界温度的变化等,材料表现出不同的粘弹特征。掌握材料的粘弹性变化规律,一方面对于聚合物成型加工工艺的优化和模具设计具有重要的指导意义,另一方面对于聚合物流变科学理论的研究提供科学的依据,检验流变本构方程的优劣。本文对聚合物熔体的粘弹性进行了实验和理论上的研究,结合熔体在注塑过程中的粘弹性变化特点,对注塑件残余应力进行了数值分析和实验测试方面的探讨。主要工作如下: 1.根据聚合物熔体的特征流变现象,选用不同的粘弹本构模型加以描述,分析不同本构模型方程在揭示材料粘弹性方面的优缺点。采用力学模型可以很容易理解聚合物材料的粘弹性,以及它们的应力—应变的时间依赖性。流变本构方程理论的研究对促进高分子材料科学的发展和解决聚合物加工过程中若干重要问题都具有十分重要的意义。Maxwell模型在研究材料线性粘弹性方面使用最广,推广Maxwell模型的微分形式,可以得到用于描述材料非线性粘弹性的Dewitt模型,根据Bolzmann叠加原理,对所有不同的Maxwell运动单元的叠加,可以得到Maxwell模型的积分形式。从橡胶弹性和统计学出发得到的K-BKZ本构模型和建立在非平衡热力学基础上的Leonov模型在研究材料的非线性粘弹行为中使用最多。 2.通过流变实验确定材料的粘弹性变化规律。聚合物材料的粘弹特性通过其受到不同性质的外界作用表现出来,如不同的温度变化,不同的应力或应变作用历史,材料表现出不同的粘弹性。在聚合物材料的理论研究、聚合物材料的成型加工工艺设计以及产品的质量控制方面都需要可靠、准确的粘弹性特征数据,流变测量实验可以通过对材料施加不同的外界作用,直接或间接地得到材料的粘弹性参数。实验选用PE和PP试样,在应变控制的旋转流变仪ARES上分别做稳态、动态和瞬态扫描实验,得到材料的粘弹参数(粘度、储能模量、耗能模量、法向应力差、松弛模量等)随温度、剪切速率、振动频率、松弛时间等因素的变化规律。从不同温度下的稳态速率扫描实验数据,可以看出材料粘度随温度和剪切速率的变化关系,这对于注塑成型中熔体注射速率和注射温度的确定具有直接的指导意义。对于不同温度下的动态频率扫描实验数据,根据时温等效原理可以得出材料在很宽频率 郑 州 大 学 硕 士 学 位 论 文 或松弛时间范围内的粘弹性变化特征。瞬态实验可以得出材料内部的剪切应力随时 间的松弛过程。 3.通过动态频率扫描实验得到的储能模量和耗能模量数据,计算材料的离散 松弛时间谱。松弛时间谱是描述材料粘弹性对时间或频率依赖性的最一般关系,各 种实验测得的材料函数都基于同一松弛时间谱,松弛时间谱是全部粘弹性函数的核 心,通过它可以把各种材料函数有机地联系起来。本文以Maxwell模型的积分形式 为例,将储能模量和耗能模量与所有不同Maxwell运动单元的松弛时间和松弛强度 联系起来,通过线性和非线性最小二乘回归的方法计算松弛时间和松弛强度,得到 材料的离散松弛谱,分析Maxwell运动单元数量和松弛时间的选取对松弛谱的影 响。通过松弛谱可以计算得到材料的粘弹参数。从分子结构和材料组分的角度分析 影响松弛谱的因素。 4.根据注射成型的工艺特点,分析注塑制品残余应力的产生原因和影响因素, 给出了残余应力的计算方法,同时对残余应力的测试原理、测试方法、测试步骤进 行了分析比较。在充模过程中熔体流动产生新的分子取向,这种取向来不及达到平 衡状态而被“冻结”在制品中,由此产生了流动残余应力。制品在快速冷却过程中 内部温度分布不均匀,冷却层由模腔表面向内部逐渐推进,制品中各点在不同时间 从较高温度降到玻璃化转变温度以下,所经历的收缩变形不一样,从而产生热应力, 由于聚合物材料的热粘弹性,制品在模腔内以及脱模之后热应力发生部分松弛,未 松弛的热应力称为热残余应力。实验表明,热残余应力比流动残余应力大一个数量 级,通过计算热残余应力就可推算出制品翘曲变形的程度,在假设无定型聚合物为 热流变简单材料的前提下,讨论了热应力的计算公式。典型的测量聚合物制品残余 应力的方法有双折射法,钻孔法,剥层法,应力松弛法,流变测量法等。他们具有 不同的测试机理及其优缺点,其中双折射法不破坏试样,而剥层法、应力松弛法和 钻孔法对试样具有破坏性,在这些方法中,双折射法与剥层法得到了广泛应用。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TQ317

【引证文献】
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1 王锦燕;聚合物流变参数拟合及主曲线的生成[D];郑州大学;2003年
2 徐文莉;透明注塑件残余应力与光学性能的研究[D];郑州大学;2006年
3 姜坤;透明塑料制品应力光弹图的计算机识别研究[D];郑州大学;2007年
【参考文献】
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1 裘怿明,吴其晔,周继志,焦明起;天然胶松弛曲线的一种拟合方法[J];高分子材料科学与工程;1993年04期
2 陈巨兵,余征跃;应用三方向光栅、云纹干涉技术测试平面磨削表面的残余应力[J];机械工程学报;2000年06期
3 黄峡宏,余敏强,周持兴;聚合物注塑残余应力的研究进展[J];力学进展;2000年02期
4 李漪;拉普拉斯变换在聚合物粘弹性理论中的应用[J];上海交通大学学报;1996年05期
【共引文献】
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1 王维泮,武永光,张金波,吴长宗;磁性塑料熔体流动性的研究[J];工程塑料应用;1987年04期
2 黄千钧;高填充石墨尼龙1010旋转活塞[J];工程塑料应用;1988年02期
3 魏丽萍,林景雪,马月琴;烧蚀复合材料的热分析检测[J];工程塑料应用;1991年01期
4 黄凤鸣,李加;聚乙烯熔体流动速率的测定及有关参数的研究[J];工程塑料应用;1993年01期
5 魏莉萍,林景雪,马月琴;用热分析技术定量检测复合材料烧蚀性能[J];工程塑料应用;1994年06期
6 何均敏,张平;石墨填充聚丙烯的研究[J];工程塑料应用;1995年05期
7 张秋禹;热致液晶聚合物与聚苯硫醚共混体系的研究[J];工程塑料应用;1995年06期
8 王海文;炭黑填充聚偏二氟乙烯导电性研究[J];工程塑料应用;1996年04期
9 黄怪,陈绯,陆关兴,张元民;玻璃纤维增强酚醛摩阻材料[J];工程塑料应用;1996年04期
10 张秋禹;聚砜/聚苯硫醚共混物性能研究[J];工程塑料应用;1997年01期
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1 周睿;王继辉;冀运东;;树脂浇铸体的制备新方法[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
2 华幼卿;;聚氯乙烯热塑性弹性体(PVC—TPE)[A];全国第九次防水材料技术交流大会论文集[C];2007年
3 李坤;魏顺安;;激光光散射法测定聚乳酸分子量及其分子量分布[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(5)[C];2007年
4 龚光碧;陈建刚;苟文甲;郭义;贺琼玉;陶惠平;杨绮波;;丁苯透明抗冲树脂聚合配方及后处理工艺数学模型[A];甘肃省化学会成立六十周年学术报告会暨二十三届年会论文集[C];2003年
5 陈超;潘春旭;;残余应力测量技术的现状和发展[A];湖北省第九届热处理年会论文集[C];2004年
6 马如彬;鲁子爱;;用正交筛选法建立横向受载桩的弯矩函数[A];港口工程分会技术交流文集[C];2005年
7 徐后海;刘保东;王元丰;;FRP约束混凝土轴心受压构件徐变计算公式[A];第五届全国FRP学术交流会论文集[C];2007年
8 郭洪生;王玲;艾自辉;付澜;陈元金;;零功率堆时间本征值测量中统计涨落的信号图像处理[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会(MCMI'2007)论文集(上册)[C];2007年
9 杨立志;毛德行;文伏英;;考虑误差累积效应的LPC参数的精确估计[A];第三届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];1994年
10 张贵彦;袁宏韬;缪同群;;光学表面粗糙度的全积分测量法研究[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
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1 李晓林;单螺杆精密挤出机理的研究[D];北京化工大学;2003年
2 钱桦;木工圆锯片制造过程中残余应力研究[D];北京林业大学;2005年
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10 万超瑛;功能性高分子果树保护膜研究[D];天津轻工业学院;2000年
【同被引文献】
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1 陈艳;陈宏善;康永刚;;分数Maxwell模型应用于PTFE松弛模量的研究[J];高等学校化学学报;2006年11期
2 裘怿明,吴其晔,周继志,焦明起;天然胶松弛曲线的一种拟合方法[J];高分子材料科学与工程;1993年04期
3 侯瑞祥;光学仪器结构件粘接用胶的改性[J];光学技术;1998年01期
4 游敏,郑小玲,郑勇;金属胶接接头的内应力及其消除[J];中国胶粘剂;1996年03期
5 梅明荣,葛世平,陈军,卓家寿;混凝土结构收缩应力问题研究[J];河海大学学报(自然科学版);2002年01期
6 帅词俊,段吉安,王炯,钟掘;经验应力松弛模量与Maxwell模量的转换计算方法[J];机械科学与技术;2005年05期
7 李连进;光刻机镜头的结构设计与装配[J];天津理工学院学报;2004年01期
8 王备战;PET吹塑瓶成型工艺的探讨[J];工程塑料应用;1999年10期
9 杨俊秋;透明塑料件注射成型的缺陷和解决的办法[J];工程塑料应用;2005年07期
10 徐滨士,马世宁,刘世参,朱绍华,张伟,朱胜;绿色再制造工程设计基础及其关键技术[J];中国表面工程;2001年02期
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1 余晓容;注塑模优化设计理论的研究与应用[D];郑州大学;2004年
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1 戴斌飞;面形精度评价方法研究[D];苏州大学;2005年
2 徐晓燕;光测力学图像应力分析软件[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 王锦燕;聚合物流变参数拟合及主曲线的生成[D];郑州大学;2003年
4 赵均;高性能PET的研究[D];北京化工大学;2003年
5 刘晓利;塑料瓶及其吹塑模具的参数化CAD软件开发[D];西安理工大学;2006年
6 李立英;基于反求工程的吹塑模具CAD系统开发[D];南昌大学;2006年
7 徐文莉;透明注塑件残余应力与光学性能的研究[D];郑州大学;2006年
8 陈波;面向汽车配件产品的变型设计建模平台及其关键技术的研究[D];浙江大学;2006年
9 金国新;基于SML与加工特征的零件工艺变型设计技术及系统[D];浙江大学;2007年
【二级引证文献】
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1 姜坤;透明塑料制品应力光弹图的计算机识别研究[D];郑州大学;2007年
2 任柏青;薄壁注塑填充性和残余应力的研究[D];大连理工大学;2007年
【二级参考文献】
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1 周持兴;加工流场中高聚物复杂流体内部结构的唯象定律[J];高分子材料科学与工程;1999年05期
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2 张道钢;李金峰;;用热评价方法测量残余应力[J];机械强度;1993年01期
3 ;模孔形状与钢丝残余应力研究[J];金属制品;2001年06期
4 陈玉安,周上祺;残余应力X射线测定方法的研究现状[J];无损检测;2001年01期
5 马献怀;舰炮大型铸铝件断裂残余应力分析[J];海军工程大学学报;2003年05期
6 赵世坤,杜大明,李华平;Al_2O_3-TiC复相陶瓷表面残余应力的研究[J];佛山陶瓷;2005年01期
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8 阮政卿,杨立志;振动时效消除卷材转辊残余应力的研究[J];中国建筑防水;2005年06期
9 陈德欣;王志法;姜国圣;张瑾瑾;唐仁正;;残余应力对W-Cu复合材料导热性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2005年12期
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1 王庆;振动时效技术[N];中国冶金报;2002年
2 杨红岩;分析探讨超厚浮法玻璃的退火技术[N];中国建材报;2007年
3 记者 白茂槐;第二代高强度稀土钢轨出口巴西[N];中国冶金报;2007年
4 肖英龙;日本功能性船板开发使用现状[N];世界金属导报;2006年
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10 丁文红;多功能高品质热轧平整技术[N];世界金属导报;2008年
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1 姜运建;P92钢焊接残余应力场及对高温寿命的影响研究[D];天津大学;2011年
2 孙志国;MEMS封装中的残余应力演化及其相关可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
3 刘超前;薄膜织构和残余应力表征及取向铁电薄膜的性能[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 刘海涛;精密薄壁回转体零件加工残余应力及变形的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 龚海;铝合金厚板内应力演变规律及残余应力场评估模型研究[D];中南大学;2011年
6 冯升波;磁测残余应力法的基本理论和实验研究[D];清华大学;1997年
7 陈玉安;铍材X射线残余应力无损测定原理和方法[D];重庆大学;2002年
8 汪嘉春;厚壁圆筒一次和二次机械自紧技术的理论与实验研究[D];清华大学;1992年
9 芮嘉白;一种新的机械自紧理论及光塑性数字散斑相关方法[D];清华大学;1994年
10 刘剑英;铝合金弹性熨压加工表面组织性能及工艺可靠性研究[D];吉林大学;2011年
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1 郝如江;聚合物熔体粘弹参数拟合及注塑件残余应力研究[D];郑州大学;2002年
2 熊江;大鼠腹主动脉瘤模型残余应力的初步研究[D];第二军医大学;2002年
3 董瑞强;航空铝合金残余应力引起构件变形的数值模拟[D];浙江工业大学;2004年
4 杨武;现场环境对厚钢板焊接应力的影响研究[D];重庆交通大学;2010年
5 孙建海;电子封装残余应力及器件热失效的光测实验和数值模拟研究[D];首都师范大学;2003年
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