聚合物多層共擠出吹塑機(jī)理的數(shù)值模擬研究.pdf

1、聚合物多層共擠吹塑成型技術(shù)是制造多層復(fù)合高性能聚合物容器制品的一種先進(jìn)成型技術(shù)，最有希望解決未來重大工程材料問題。然而迄今為止，國(guó)內(nèi)外有關(guān)多層共擠吹塑成型的研究卻罕見報(bào)道。基于多層共擠吹塑成型技術(shù)的先進(jìn)性與研究匱乏這一突出矛盾，本文對(duì)多層共擠吹塑成型工藝進(jìn)行了數(shù)值模擬研究和理論研究，主要取得如下成果： 針對(duì)聚合物多層共擠吹塑成型流動(dòng)過程的特點(diǎn)，基于流變學(xué)和動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，經(jīng)合理假設(shè)，建立了描述聚合物多層共擠吹塑成型的全三維穩(wěn)態(tài)等溫黏

2、彈性理論模型。 基于Galerkin法、罰函數(shù)法、EVSS和Mini-Element法等混合有限元離散技術(shù)，建立了描述聚合物多層共擠吹塑成型過程理論模型的有限元數(shù)值算法，并基于這一算法，實(shí)現(xiàn)了聚合物多層共擠吹塑成型過程的有限元數(shù)值模擬。 通過數(shù)值模擬系統(tǒng)研究了聚合物黏彈性流變性能參數(shù)與工藝參數(shù)對(duì)聚合物多層共擠吹塑成型環(huán)坯成型離模膨脹的影響規(guī)律，并通過理論分析揭示了其型坯成型離模膨脹的產(chǎn)生機(jī)理。研究表明多層共擠型坯的離模膨

3、脹主要取決于熔體的二次流動(dòng)強(qiáng)度和方向。對(duì)于雙層管狀環(huán)坯模型，當(dāng)所研究表面的外法線與坐標(biāo)軸正方向一致時(shí)，如第二法向應(yīng)力差為負(fù)，則熔體的二次流動(dòng)為向外流動(dòng)，而當(dāng)?shù)诙ㄏ驊?yīng)力差為正時(shí)，則熔體的二次流動(dòng)為向內(nèi)流動(dòng)；當(dāng)研究表面的外法線與坐標(biāo)軸正方向相反時(shí)，如第二法向應(yīng)力差為負(fù)，則熔體的二次流動(dòng)為向內(nèi)流動(dòng)，而當(dāng)?shù)诙ㄏ驊?yīng)力差為正，則熔體的二次流動(dòng)為向外內(nèi)流動(dòng)。芯殼層熔體的離模膨脹取決于其內(nèi)外表面熔體的二次流動(dòng)效應(yīng)之差。當(dāng)外表面熔體向外的二次流動(dòng)速度

4、大于內(nèi)表面熔體向外的二次流動(dòng)速度時(shí)，則產(chǎn)生離模膨脹，反之，則產(chǎn)生離模收縮。 基于上述多層共擠吹塑成型型坯離模膨脹的研究成果，研究提出了創(chuàng)設(shè)無環(huán)坯成型離模膨脹的吹脹成型過程的方法，通過有環(huán)坯成型離模膨脹的吹脹成型過程與無環(huán)坯成型離模膨脹的吹脹成型過程的對(duì)比分析，系統(tǒng)研究了型坯離模膨脹對(duì)吹脹成型過程的影響規(guī)律，建立了衡量型坯離模膨脹對(duì)吹脹成型過程影響程度的理論方法，總結(jié)得到了描述型坯離模膨脹對(duì)吹脹成型制品壁厚和形狀影響的壁厚影響因子