聚合物熔体挤出胀大及uhwmpe熔体纺丝模具优化研究

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1、万方数据论文题目：聚合物熔体挤出胀大及UHWMPE熔体纺丝模具优化研究作者姓名：王艳童专业名称：砌捌登及甚自麴业指导教师：素丑：堂论文提交日期：论文答辩日期：授予学位日期：入学时间：垄Q呈呈生窆且研究方向：捌酗圆睦型擞职称：副敦攫万方数据PoLyMERMEIJEXTRUDATESWELLANDoPTlMIZATIoNRESEARCHoFUHMWPEMELTDIEADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTERoFPHILo

2、SoPHYShandongUniversityofScienceandTechnologyWangYanliSupervisor：AssociateProfessorQinShengxueCollegeofMechanicalandElectronicEngineeringMay2014万方数据声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：乏日AFFIRMATIoN澎立期：20／q．．石．

3、】lIdeclarethatthisdissertation，submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge．Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinsti

4、tute．Date：20／牛．‘．J1万方数据山东科技大学硕士学位论文摘要聚合物挤出成型已成为塑料制品加工的重要手段，具有生产效率高、连续性好的特点，广泛应用于薄膜、板材、管材及异型材和电线电缆等的生产。在聚合物的加工过程中，传统的经验理论己不能很好地指导生产设计的需要，利用数值计算技术模拟聚合物在流道中的流动过程，可为工艺设计和模具优化提供理论依据。本文以聚合物流变学为基础，建立了牛顿流体和幂律流体在圆形口模内流动的有限元模型。采用罚有限元法将连续性方程引入动量方程，避免了对压力项直接求解，降低了模拟对计算机内存

5、的要求；采用路线法对挤出胀大的自由表面进行了更新迭代，得到了自由表面位置。对牛顿流体挤出胀大行为进行了模拟分析，获得了流体速度场分布和挤出胀大率，并将模拟结果与有限元软件Polyflow的计算结果进行了对比，证明了该方法能有效地模拟牛顿流体的二维挤出胀大行为，并进一步研究了入口流量、罚数与粘度比值对挤出胀大的影响。基于高分子材料非牛顿效应的特点，进一步采用幂律本构方程对圆形口模进行数值分析，研究了入口流量和非牛顿指数对聚合物流动的影响。在挤出成型过程中，壁面滑移影响聚合物制品的表面质量，因此考虑滑移条件的数值模拟更

6、加接近生产实际，本文提出了一种壁面滑移系数的计算方法。以UHMWPE为研究对象，利用熔融指数仪和毛细管流变仪测得流动的相关数据，进行处理后得到UHMWPE的零剪切粘度、非牛顿指数与松弛时间。通过将实际测得的熔体压力与Polyflow数值模拟得到的压力值进行标准误差比较，确定了UHMWPE壁面滑移系数。在熔融纺丝过程中，由于UHMWPE粘度大，流动行为较为复杂，研究UHMWPE熔体纺丝在挤出成型过程中的流变行为，具有十分重要的理论和现实意义。针对熔体纺丝成型工艺，考虑到壁面滑移因素，模拟了UHMWPE熔体在喷丝孔内的

7、流变行为；利用PolyflOW模拟了不同结构喷丝孔的挤出成型过程，获得了熔体速度、压力和温度场的分布规律；研究了微孔长径比L／D及导孔压缩角对挤出成型的影响，为喷丝孔的优化设计提供了理论指导。关键词：数值模拟，挤出胀大，UHMWPE，滑移系数，熔融纺丝万方数据ABSTRACTPolymerextrusionprocesshasbecameanimportantmethodforplasticproductionprocessing，whichhasthefeaturesofhighefficiencyandcont

8、inuousproduction，iswidelvusedinfilms，sheets，pipes，profiles，wireandcable．Conventionalempiricaldesigncan，tmeetthedemandofindustrydesign，andpolymerflowCanbegotbycomputernumeric址simula