单螺杆挤出机混炼过程表征的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文单螺杆挤出机混炼过程表征的研究姓名：何进武申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：薛平2003.2.27北京化工大学硕士学位论文摘要／单螺杆挤出机经常被用于聚合物的混炼加工过程，对被加工的制品的质量有很大的决定作用。因此，对其混炼行为进行研究在许多工业加工中具有很重要的意义一1¨，本复以连续体力学中形变梯度张量F和格林形变张量C分析为基础，提出了一种新的能定量表征单螺杆挤出机混炼过程的数值模拟计算量M。同以往‘些研究人员如Mohr，eta1．，Mckelvey，Pinto和Tadmor提出的一些直观性表征量不同，本文中的新

2、的表征量M可以自然的包括了在螺槽中由于螺棱引起的反混合现象的影响，并且能系缆的考虑螺槽中的真实三维循环流动。因此，M可以被认为是一种经过改进的形变表征量。为了也能定量表征单螺杆挤出过程的总的混炼质量的好坏，还提出了一种加权平均量WAM来作为数值计算公式。本文先讨论了本研究提出煦新的表征量M和其他一些研究人员提出的应变表征量在二维速度场近似情况下鲮细微区别：其中包括几种不同参数如压力梯度、螺旋角等下的计算结果比较。最后本文讨论了将新的表征量彪应用于普通单螺杆挤出机的三维速度场的计算情况，该三维速度场是通过三维有限元分析(ANSYs)的方法求得的。在三维速度

3、场中求表征量M和加权平均表征量WAM，以及停留晡嗣I鼓布函数时都也考虑了螺槽中的反混合现象及三维循环流动的影响。关键词：单螺杆挤出机；形变梯度张量；格林形变张量；数值模拟；加权平均；有限元————————T—————————————一北京化工大学硕士学位论文ABSTRACTSinglescrewextruderisoftenusedforpolymermixing，theeffectofwhichiscriticaltothequalityofthefinalproduct．Thusitisofgreatimportancetostudythe111ix

4、ingbehaviorofmekpolymerinsinglescrewextrusion．BasedontheanalysisofthedeformationgradienttensorandGreendeformationtensorinthemechanicsofacontinuousmedium,thepresentpaperintroduces“DeformationMeasure”(M)asanewdeformationmeasureforpolymermixinginscrewextrusionprocesses．Incontrasttop

5、reviousstrainmeasuresheuristicallyproposedbyMohr，eta1．，Mckelvey，andPintoandTadmor，thenewlyintroducedparameterMcannaturallyincorporatethedemixingphenomenaandsystematicallytakeintoaccountthethree—dimensionalcirculatoryflowwiththescrewflighteffect．ThereforeMcanberegardedasanimproved

6、strainmeasure．‘‘WeightedAverageDeformationMeasure”(WAM)asaquantitativemeasureisalsoproposedtoindicatetheoveralldeformationcharacteristicstothe‘‘goodnessofmixing”oftheextrusionprocesses．ThepresentpaperfirstdiscussesthedelicatedifferencesbetweenMandseveralotherstrainmeasuresincaseo

7、fthetwo—dimensionalvelocityapproximationincludingseveraldifferentSCreWparametersandoperatingconditionssuchashelixangleandpressuregradient．ThenthepaperdiscussestheapplicationofMintoageneralthree．dimensionalvelocityfieldobtainedbyathree-dimensionalfiniteelementanalysis(ANSYS)ofextr

8、usionprocesses·IndeterminingWAMinthethre