收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

粘弹性聚合物熔体流动和挤出胀大的数值模拟研究

李勇  
【摘要】:塑料模具是决定塑料制品质量的主要因素,对模具流道中的熔体流动过程进行分析是提高模具设计质量的重要手段。聚合物熔体具有粘弹性的流变特性,流道中的收敛流动和流道出口的挤出胀大是聚合物挤出加工过程的典型流动,对于粘弹性流体这两种流动过程的研究是模具流道优化设计的基础,也是非牛顿流体力学的重要研究邻域。本文是国家自然科学基金重点项目“橡塑制品成型及模具设计中关键力学问题和计算方法”的延续,主要对复杂本构模型的粘弹流体狭缝流动过程和三维挤出胀大进行数值模拟研究。 狭缝流道是挤出模具中最为常见的流道,本文针对狭缝流道的厚度尺寸远小于流动方向尺寸这一特点,创建新的流体单元形式,建立有限柱法,并推导出有限柱法的基于动量方程改进的自适应粘弹应力分裂格式和基于本构方程改进的流线迎风格式。由于有限柱法仅在流动方向采用单元形函数逼近速度分布函数,在厚度方向采用傅立叶级数逼近速度分布函数,使有限元方程组的阶数大大减少。 采用有限柱法分别对PTT本构模型、K-BKZ类积分本构模型以及Carreau流体在狭缝流道、收敛流道和鱼尾形及衣架式板材模具中的流动进行求解。对于变厚度的收敛流道,采用流量作为未知量,利用流量在不同厚度单元节点处的连续性,把单元方程集合成总体方程求解。计算得到流道内的速度、流量和压力分布函数,并对网格敏感度进行分析,给出了衣架式模具最为合理的网格划分精度。通过把计算结果与三维有限元和实验结果相比较发现,有限柱法与三维有限元法计算所得到的流动分布结果十分接近,压力计算结果在整体上也吻合较好,在流道收敛角附近稍有差异,但区域很小。同时有限柱法计算得到的均匀性系数与实验结果也十分吻合。由于有限柱法的单元数以及节点的自由度数远小于三维有限元法,所以大大降低了运算中计算机内存的占用,减少了计算时间,表明采用该方法处理粘弹流体的狭缝流动既简便又具有较高的精度,可用于处理复杂的、大规模的三维流动问题,具有较广阔的应用前景。 采用有限元方法对K-BKZ积分型本构模型流体的三维挤出胀大进行研究。建立挤出胀大三维自由面位置计算的迭代格式,每次边界迭代完成后,重新划分流动区域内部的三维网格,采用沿流线的分步高斯积分方法计算K-BKZ类本构模型的应力。对轴对称流道挤出胀大进行了三维分析,通过与二维轴对称分析和实验结果的比较,验证了本文给出的三维模拟方法的准确性。最后研究矩形流道的挤出胀大,得到了矩形流道挤出胀大的结果,研究了流道长度、收敛角、宽厚比以及挤出剪切速率对出口胀大率的影响,分析了影响挤出胀大的内在因素,为模具流道的优化设计提供了重要理论依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱林杰,刘德熔;多型胶注塑模浇注系统的节能优化设计[J];塑料科技;1995年05期
2 村上宗雄 ,田由绪;注塑模流道的设计[J];模具工业;1984年02期
3 ;重介旋流器入口流道内颗粒冲击参数计算方法[J];中国矿业大学学报;1998年04期
4 陈振国;如何提高液压件流道尺寸精度和内腔粗糙度[J];中国铸造装备与技术;2002年06期
5 王瑛,李相一,柯坚;阴极流场设计对空气自然对流小型质子交换膜燃料电池性能的影响[J];化工学报;2005年04期
6 蔡永乾;XS型循环水泵革新改造在临选厂的应用[J];煤质技术;2005年06期
7 钱春华;钱杨林;;基于MasterCAM和UG的注塑模流道数控加工技术研究[J];机械工程师;2010年08期
8 张成芳,朱子彬,徐懋生,朱炳辰;径向反应器流体均布设计的研究(Ⅰ)[J];化学工程;1980年01期
9 吴建廉;国外流体机械内部特性的研究现状和动态[J];粮油加工与食品机械;1985年05期
10 钟兵,周开吉,郝俊芳,赵景民,张世同;井内瞬态波动压力分析[J];西南石油学院学报;1989年02期
11 廖林生,陈吉平,彭小强;500ml饮料瓶模具设计[J];模具工业;1995年05期
12 余晓容,申长雨,王利霞,刘春太;注塑模流道优化设计[J];力学与实践;2003年06期
13 肖学仕;模具设计中如何提高塑料异型材的表面质量[J];工程塑料应用;2005年07期
14 叶春葆;橡胶的注射成型[J];世界橡胶工业;2005年09期
15 王赓;;重整装置离心式氢气压缩机流道堵塞原因及对策[J];炼油技术与工程;2007年04期
16 涂正凯;裴后昌;余意;罗志平;潘牧;;PEMFC流道中重力辅助排水的机理研究[J];电池工业;2011年02期
17 小猴;模型论坛[J];模型世界;2004年10期
18 孙大文;塑料异型材的生产[2][J];塑料科技;1985年02期
19 李洪润;流道的分析与确定[J];模具工业;1991年04期
20 张沛,陈家庆,王新峰;橡胶冷喂料挤出机温控系统设计计算探讨[J];橡胶工业;2001年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 边志敏;杨桂元;;介质防冻太阳能热水器与热水系统[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
2 陈党民;支钢林;;TRT流道的数值分析[A];07’中国西安能源动力科技创新研讨会及展示会论文集[C];2007年
3 王克俭;孙重晓;王小黎;;玻璃微珠填充聚丙烯纳米复合材料挤出胀大的定量分析[A];2009年度全国复合材料力学研讨会论文集[C];2009年
4 窦红;贺高红;王鹏宇;;富氧膜保健应用及其流道的研究[A];大连理工大学生物医学工程学术论文集(第2卷)[C];2005年
5 贺志宏;谈和平;刘林华;冯国泰;阮立明;;发动机叶片流道内辐射换热的数值计算[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
6 苏为;张天柱;;蜂窝状降温湿帘90°波纹交错流道内传热数值模拟及流道的结构优化[A];制冷空调学科教学研究进展——第四届全国高等院校制冷空调学科发展与教学研讨会[C];2006年
7 纪书文;王坤;;波面板换热器之我见[A];全国暖通空调制冷1996年学术年会资料集[C];1996年
8 郭志敏;;浅谈浮法2mm玻璃的生产[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
9 黄树新;鲁传敬;;用KBKZ类本构方程表征LDPE(1I2A-1)的流变特性及LDPE挤出胀大的TANNER理论预测[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
10 王克俭;孙重晓;;分析聚丙烯/玻璃微珠复合材料挤出胀大的定量模型[A];中国化学会、中国力学学会第九届全国流变学学术会议论文摘要集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李勇;粘弹性聚合物熔体流动和挤出胀大的数值模拟研究[D];华东理工大学;2012年
2 胡桂林;质子交换膜燃料电池内传递现象的数值模拟[D];浙江大学;2003年
3 潘良明;垂直矩形窄缝流动过冷沸腾时的汽泡行为和换热[D];重庆大学;2002年
4 黄益宾;聚合物气体辅助共挤成型的理论和实验研究[D];南昌大学;2011年
5 陈作义;交叉三角形波纹板流道传热与流动特性的研究[D];华南理工大学;2012年
6 赵良知;聚合物熔体在圆锥短口模的挤出胀大唯象研究[D];华南理工大学;2003年
7 朱常委;多腔精密医用导管挤出胀大机理及机头数字化设计的理论研究[D];北京化工大学;2008年
8 孔松涛;热量运输机理及其在混沌流强化传热中的应用研究[D];郑州大学;2007年
9 牟玥;挤出加工流场中聚合物成型机理及其工艺模拟与优化研究[D];山东大学;2008年
10 肖建华;用于精密挤出成型的气辅挤出口模设计数值模拟和实验研究[D];南昌大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵欢欢;碱性固体聚合物水电解槽流道模拟与优化设计[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 梁雪艳;大功率LED液冷散热系统的研究[D];浙江大学;2012年
3 丹宇;丁胞流道内流动传热的数值模拟研究[D];重庆大学;2004年
4 刘娜娜;复合纺丝挤出胀大过程的力学模型及机理的研究[D];东华大学;2012年
5 满顺;基于数值模拟的微注射成型弯流道充填分析[D];郑州大学;2010年
6 李鹏;啮合同向双螺杆挤出机捏合块流道流场分析[D];北京化工大学;2000年
7 徐建伟;自然平衡流道中剪切诱导非平衡流动的CAE分析[D];郑州大学;2010年
8 胡玉仙;基于FLUENT软件的泵站进出水流道流动模拟研究[D];武汉大学;2004年
9 雷显龙;滴头分形流通道设计及其水力特性的试验研究[D];中国农业大学;2001年
10 曾柳;管材挤出机头流道参数化设计及流场分析[D];北京化工大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李建国;飞流新型塑料薄膜成型流动剂[N];中国包装报;2003年
2 周茂林;塑料中空格子板生产线面世[N];中国化工报;2009年
3 公炀;太阳能微电脑自动灌溉系统[N];中国水利报;2003年
4 陈茂春;喷灌机常见故障的排除[N];山东科技报;2006年
5 陈茂春;喷灌机常见故障排除[N];湖南科技报;2006年
6 唐亚楠;节能减排任重道远[N];中国信息报;2009年
7 刘江峰;鼻子又干又痒为哪般[N];大众卫生报;2004年
8 赵其恒 马学良;滴灌的推广前景与市场需求[N];中国水利报;2003年
9 钱录庆;喷灌机常见故障[N];广东科技报;2003年
10 本报记者 姜范;能源清洁不再是梦[N];经济日报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978