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《中南大学》 2012年
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聚合物微挤出变形数值模拟与实验研究

罗新桃  
【摘要】:近年来,由于现代高科技的发展要求以及人们对宏观、微观领域物理现象认识和控制要求的提高,自然科学和工程技术的一个重要的发展趋势是微型化,人们的注意力逐渐从宏观物体转向那些发生在小尺度和快速反应过程中的现象及其相应器件上。对于在医疗、交通、运输等行业得到广泛应用的介入导管、微型光纤、微细齿轮等制品,利用微挤出成型技术进行加工是一个有效的途径。但是产品微型化也带来了一系列的问题,聚合物熔体在微细流道中的流变行为发生了改变,许多传统意义上不需要考虑的因素如微尺度效应、壁面滑移现象、表面张力在微挤出成型中的作用不容忽视,而且这些产品大多属于异型材范畴,机头流道的复杂性更是给研究带来了许多困难,因此研究聚合物微挤出变形机理以及微挤出机头的设计对微挤出成型有着重要的理论价值和实际意义。 在传统挤出成型和聚合物流变学的理论基础上,研究了高分子聚合物微挤出过程中的微尺度效应下的壁面滑移以及表面张力,确定了材料的表面张力模型和Navier壁面滑移模型,为数值模拟提供了模型依据。 以椭圆和三叶型截面口模为研究对象,根据传统挤出机头设计理论和经验设计机头结构参数,结合建立的表面张力模型和壁面滑移模型,用POLYFLOW软件对流动过程进行数值模拟,分析了机头参数(压缩比、压缩角、定型段长度)等对制品流动和变形的影响,根据数值模拟结果确定最终机头结构参数,设计和制造椭圆机头和三叶型机头。 利用POLYFLOW的逆向挤出成型技术,对椭圆和三叶型截面制品进行了逆挤出数值模拟,且获得了相应的机头口模形状,并对结果进行了分析,为挤出机头的设计提供了理论指导和设计依据。 最后,利用所设计的机头进行挤出实验,分析不同工艺参数对制品挤出变形的影响,并根据实验结果与数值模拟结果,对机头结构参数进行进一步的修正。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ311

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【参考文献】
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