氣輔擠出成型機(jī)理三維等溫粘彈性數(shù)值模擬研究.pdf

1、氣輔擠出成型的氣-液多相分層流動(dòng)本身存在著各分層界面應(yīng)力之間的相互耦合，再加上與其滑移邊界的作用耦合，使氣輔完全滑移擠出流動(dòng)成型過程具有特殊的流動(dòng)輸運(yùn)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)特征。因此，氣輔完全滑移擠出成型技術(shù)比傳統(tǒng)擠出成型蘊(yùn)含著更豐富、更復(fù)雜的研究?jī)?nèi)容。為此，本文對(duì)聚合物氣輔完全滑移擠出成型的機(jī)理進(jìn)行了研究，并系統(tǒng)研究了粘彈流變性能參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)氣輔完全滑移擠出成型過程和擠出脹大與翹曲變形的影響規(guī)律，主要取得如下成果： (1)針對(duì)氣輔完

2、全滑移擠出成型過程的特點(diǎn)，基于流變學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)理論，經(jīng)合理假設(shè)，建立了描述氣輔完全滑移擠出成型過程的全三維穩(wěn)態(tài)等溫粘彈性理論數(shù)學(xué)模型。為了便于建立理論模型的有限元理論模型，推導(dǎo)出Giesekus粘彈性本構(gòu)模型方程沿各坐標(biāo)方向的展開式。 (2)針對(duì)粘彈本構(gòu)方程、擠出脹大自由表面的追蹤和控制方程的耦合易于導(dǎo)致數(shù)值解擴(kuò)散和不穩(wěn)定問題，通過采用罰函數(shù)法、Mini-element、EVSS法和SU法等穩(wěn)態(tài)有限元離散技術(shù)，建立了聚合物粘彈

3、性全三維等溫氣輔擠出成型的高效穩(wěn)態(tài)的有限元數(shù)值模型，并提出了氣輔完全滑移擠山成型擠出脹大自由表面的追蹤方法。 (3)通過數(shù)值模擬，研究了氣輔完全滑移擠出成型的機(jī)理，分析了粘彈流變性能參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)氣輔完全滑移擠出成型離模膨脹的影響規(guī)律，并與傳統(tǒng)粘著擠出成型過程進(jìn)行了定量對(duì)比。在此基礎(chǔ)上，通過理論分析，揭示了二種擠山成型過程的離模膨脹的影響機(jī)理。此外，還系統(tǒng)研究了粘彈流變性能參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)異型材擠出成型過程離模膨脹和翹曲變形的