黄益宾
,
柳和生
,
黄兴元
,
熊爱华
高分子材料科学与工程
基于流变学基本方程和Phan Thien—rranner（PTT）本构方程，建立了矩形截面双层型材口模气辅共挤出和传统共挤出的三维非等温粘弹有限元模型，使用粘弹应力分离法（EVSS）、非协调流线迎风法（SU）等有限元方法数值模拟了两种聚合物熔体在口模内的流动过程，得到了气辅共挤和传统共挤层间界面的三维形貌图和剪切应力分布，对比分析了两种共挤界面的粘性包覆和剪切应力分布情况，研究结果表明，气辅共挤可使粘性包围程度减小60％以上，界面剪切应力峰值减小30％以上，气辅共挤将能有效改善共挤制品层厚分布均匀性及界面稳定性。
关键词:
气辅共挤
,
有限元
,
非等温
,
粘性包覆
,
界面稳定性
邓小珍
,
柳和生
,
黄益宾
,
黄兴元
,
何建涛
高分子材料科学与工程
采用PTT本构方程和Arrhenius黏度对温度依赖方程,运用有限元方法,对低密聚乙烯(LDPE)/高密聚乙烯(HDPE)熔体的共挤过程进行了三维非等温粘弹数值模拟,对比分析了两熔体在传统和气辅共挤过程中的速度场、剪切速率分布和层间界面形貌.研究表明,气辅共挤成型在口模出口处不存在二次流动,且在挤出方向流速均匀,剪切速率分布均匀且数值比传统共挤小得多,说明气辅共挤能有效消除传统共挤过程中的挤出胀大和界面偏移现象.
关键词:
气辅共挤
,
非等温
,
粘弹流动
,
挤出胀大
,
数值模拟
柳和生
,
邓小珍
,
黄益宾
,
黄兴元
,
赖家美
高分子材料科学与工程
将气体简化为广义牛顿流体,并作为单独一层,针对矩形气辅共挤口模,建立了三维粘弹有限元模型,对理论模型进行了数值计算,研究了气体压力对气辅共挤成型界面形貌的影响及形成稳定气垫层所需最小气体压力与气垫层厚度和熔体流率的关系.研究表明,当稳定气垫层形成后,随着气压力或气垫层厚度的增大,共挤制品挤出胀大率减小,粘性包围程度增大;形成稳定气垫层所需的最小气体压力随气垫层厚度的增大而减小,随着熔体流率的增大而增大.
关键词:
气辅共挤
,
气垫层
,
牛顿流体
,
界面形貌
,
数值模拟
肖建华
,
柳和生
,
黄兴元
,
卢臣
,
江青松
高分子材料科学与工程
以挤出圆管为研究对象,采用PTT粘弹本构模型和通用的有限元POLYFLOW软件,对塑料熔体在不同挤出口模内的二维粘弹性等温流动进行了数值模拟.通过数值模拟得出了CPU时间、压力和离模膨胀比等结果.研究表明,过渡段的设计会对挤出压力产生明显的影响,但对离模膨胀比没有影响,用三次插值多项式表征的流线型口模具有较小的挤出压力.
关键词:
流线型
,
挤出口模
,
数值模拟
肖建华
,
柳和生
,
黄兴元
,
熊爱华
高分子材料科学与工程
采用壁面滑移方程和EVSS/SUPG混合有限元方法,使用PTT流变学基本方程,对粘弹性高分子熔体在不同气体辅助挤出口模内的流动进行了数值模拟研究.考察了口模滑移段长度对压力降和第一法向应力差的影响.研究表明,气辅挤出可以有效减小压力降,并将应力集中的位置由口模出口处转移到气体的注入点.且随着滑移段长度增大,压力降和应力集中的程度得到减小;熔体在100%完全滑移段口模中流动时无流动阻力、压力降和应力集中现象,是一种理想流动状态.
关键词:
气辅挤出
,
滑移长度
,
压力降
,
第一法向应力差
邓小珍
,
柳和生
,
黄益宾
,
黄兴元
,
章凯
高分子材料科学与工程
在等温理论模型得到实验验证的基础上,运用有限元方法对i形多层共挤口模进行了三维非等温粘弹数值模拟研究,对比分析了传统共挤和气辅共挤成型时口模内的流场和口模外离模膨胀及界面形状的异同.研究结果表明,熔体流率的变化对传统共挤和气辅共挤成型过程中壳层和芯层的离模膨胀现象均有较大影响,但对异型材整体离模膨胀现象影响不明显;气辅共挤不仅能有效减小甚至消除传统共挤过程中的离模膨胀现象,而且具有显著的节能效果;共挤口模出口处剪切速率和二次流动最大值处即为制品变形最严重处.
关键词:
挤出胀大
,
数值模拟
,
粘弹性
,
气辅共挤
何建涛
,
柳和生
,
黄兴元
,
邓小珍
,
黄益宾
高分子材料科学与工程
应用有限元分析方法,采用Giesekus本构方程,对L型双层共挤模型进行了三维粘弹等温共挤出数值模拟,分析了2种不同进料方案下传统共挤和气辅共挤口模出口面的速度场、剪切速率场以及挤出胀大和变形情况.研究表明,异型材传统共挤的挤出胀大和变形受进料方案的影响,而气辅共挤则不受其影响.异型材传统共挤在口模出口面速度的非均匀分布是导致挤出胀大和变形的主要原因;气辅共挤口模出口面速度分布均匀,无胀大和变形,说明气辅共挤能消除异型材传统共挤中的挤出胀大和变形.
关键词:
气辅共挤
,
挤出胀大
,
异型材
,
粘弹流动
,
数值模拟
邓小珍
,
柳和生
,
黄兴元
,
黄益宾
,
万齐访
高分子材料科学与工程
基于流变学基本方程和PTT本构方程,建立了三维粘弹曲线型塑料异型材包覆共挤成型数值模型,运用有限元方法对数值模型进行了模拟计算,分析研究了气体辅助工艺对曲线型异型材共挤成型过程中挤出胀大、扭曲变形及口模内流场分布的影响.研究结果表明,传统共挤成型时,共挤制品的挤出胀大及变形、口模内熔体速度场、压力场、剪切速率及应力场等的分布均随着壳层熔体黏度的变化而变化,而气辅共挤成型时,共挤制品的挤出胀大和变形现象以及口模内熔体流场的分布均与芯壳层熔体的物性无关,能实现制品截面形状和尺寸与口模截面形状和尺寸保持一致的精密共挤.
关键词:
曲线型异型材
,
气辅共挤
,
粘弹性
,
挤出胀大
,
数值模拟
邓小珍
,
柳和生
,
黄益宾
,
黄兴元
,
李孟山
高分子材料科学与工程
基于聚合物流变学理论,运用有限元方法,建立了半圆形共挤口模成型的理论模型,并对理论模型进行了数值模拟,研究了口模入口端熔体层间界面位置及熔体入口流率对共挤出胀大和熔体层间界面位置的影响.研究表明,气辅共挤过程中,当两熔体流率相等时,使得两熔体入口面积近似相等的r值(共挤口模入口处界面位置)能将熔体的离模膨胀率降为零值,同时保证熔体层间界面位置稳定;当两熔体流率不等时,熔体离模膨胀率随着自身流率的增大而增大,随着另一熔体流率的增大而减小,界面位置则向流率较低的一侧偏移.
关键词:
气辅共挤
,
离模膨胀
,
非等温
,
界面位置
,
数值模拟
黄益宾
,
柳和生
,
黄兴元
,
赖家美
高分子材料科学与工程
采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程,建立了矩形截面共挤口模内外两种聚合物熔体流动的三维粘弹数值模型,有限元模拟了聚丙烯/聚苯乙烯(PP/PS)共挤过程中的挤出胀大现象,并用实验验证了模拟结果.研究表明:当入口体积流量相同时,两熔体挤出口模后会朝向黏度较高的PS熔体一侧偏转,型材截面呈非对称畸变.两熔体在垂直挤出方向上的速度分布导致了挤出胀大过程中熔体的偏转流动,而口模出口处的剪切速率分布基本决定了共挤型材截面的形状.实验结果与模拟结果基本相符,模拟所得挤出胀大率比实际值太8.6%.等温假设是影响共挤出胀大数值模拟准确度的主要因素.
关键词:
共挤成型
,
挤出胀大
,
有限元
,
三维粘弹模拟
,
PTT本构方程
