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双向拉伸塑料薄膜横拉成型的数值模拟研究

章凯  
【摘要】:本研究主要针对的是双向拉伸塑料薄膜横向拉伸成型技术,包括对横向拉伸后的应力以及相对结晶度分布的研究。应力影响相对结晶度的大小,而相对结晶度的分布又是薄膜厚度均匀性的主要因素,薄膜的相对结晶度不均匀必然带来薄膜厚度的不均匀。 影响相对结晶度的主要因素是温度,但是应力带来的影响也不能忽视。本文主要研究在不考虑温度沿厚度方向变化的情况下,考虑由不同的拉伸工艺条件引起的PA66薄膜内应力分布,考虑材料物性参数、横向拉伸工艺对PA66薄膜相对结晶度分布的影响。选用二阶超弹性Ogden模型对纵向截面的1/2几何模型进行数值模拟,然后再对模拟结果数据进行运算。本文数值模拟所使用的软件是ABAQUS软件,而对大量数据处理以及数据可视化则使用MATLAB程序。 研究表明:在合理选用材料的情况下,温度是影响相对结晶度的重要因素,越靠近夹具的部分因为热交换比较快,温度更低,所以相对结晶度更小;在相同的温度载荷下,拉伸比大的薄膜在沿着拉伸方向上的相对结晶度比拉伸比小的相对结晶度更均匀,但是在沿牵引方向上的相对结晶度更不均匀,同时如果拉伸比太小时在沿牵引方向上的相对结晶度有突变;在相同的温度载荷下,拉伸速度小的薄膜沿着牵引方向上的相对结晶度比拉伸速度大的相对结晶度要更均匀,但是在拉伸方向上的相对结晶度就比拉伸速度大的相对结晶度更不均匀。所以,在拉伸薄膜的实际生产中,薄膜的拉伸温度必须合适且保持均匀,同时也应当考虑应力引起的结晶效果来选择恰当的拉伸比和拉伸速度。 本文的研究结论可以用来指导双向拉伸塑料薄膜加工中工艺条件的优化。


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