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《南昌大学》 2010年
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挤出吹塑成型机理的数值模拟研究

张升军  
【摘要】: 聚合物挤出吹塑成型技术是制造中空吹塑制品的先进成型技术,但由于在成型过程中具有离模膨胀和垂伸效应的耦合作用,使得其成型过程非常复杂,成型机理不易弄清。针对这一情况,本文对挤出吹塑成型的型坯成型阶段和型坯的自由吹胀阶段进行了数值模拟研究,系统研究了过程工艺参数和聚合物黏弹性流变性能参数对型坯成型离模膨胀和垂伸效应的影响,并在此基础上,研究了型坯的离模膨胀和垂伸效应对型坯自由吹胀成型过程的影响。主要取得如下成果: 针对聚合物挤出吹塑成型流动过程的特点,基于聚合物流变学、流体动力学和热力学理论,经合理假设,建立了描述聚合物挤出吹塑成型的全三维、非等温、稳态黏弹性理论模型。 基于Galerkin法、罚函数法、EVSS法、Mini-Element法和SUPG法等高效稳态混合有限元求解技术,建立了求解聚合物挤出吹塑成型理论模型的有限元算法,并基于这一算法,实现了聚合物挤出吹塑成型过程的有限元数值模拟。 通过对挤出吹塑型坯成型阶段的数值模拟研究,获得了过程工艺参数和聚合物流变性能参数对型坯离模膨胀和垂伸效应的影响规律,并通过理论分析揭示了型坯成型离模膨胀的产生机理。研究表明,挤出吹塑成型型坯的离模膨胀主要取决于法向应力差引起的二次流动强度。对于管状环坯模型,法向应力差越大,聚合物熔体的二次流的强度越大,则型坯的离模膨胀就越大。在此基础上,还研究建立了型坯离模膨胀和垂伸效应与型坯壁厚和半径尺寸之间的关联关系。 基于过程工艺参数和聚合物黏弹性流变性能参数对挤出吹塑型坯离模膨胀和垂伸效应影响的研究成果,进一步研究了型坯离模膨胀和垂伸效应对型坯自由吹胀成型过程的影响规律,并研究建立了吹胀制品壁厚和半径尺寸与型坯离模膨胀和垂伸效应之间的关联理论模型,为建立集型坯成型和型坯吹胀于一体的聚合物挤出吹塑成型理论设计方法奠定了科学的理论基础。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ320.663

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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