基于Polyflow模拟的塑木建筑墙板异型材机头流道设计.pdf

《基于Polyflow模拟的塑木建筑墙板异型材机头流道设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、赵峰，等：基于PolyflOW模拟的塑木建筑墙板异型材机头流道设计35基于Polyflow模拟的塑木建筑墙板异型材机头流道设计赵峰贾明印薛平蔡建臣孙志强(北京化工大学机电工程学院，北京100029)(北京恒通创新赛木科技股份有限公司，北京102401)摘要以典型的宽幅大厚度聚氯乙烯(PVC)塑木建筑墙板为研究对象，以实际配方、工艺参数和设备结构参数为模拟条件，借助Polyflow有限元模拟软件，分析了机头压缩比、分流支架、阻力元件等结构对机头挤出过程速度场和压力场的影响，以熔体流速均匀分布为优化目标来逐步指导新流道的设计，获得了较优的机头流道结构参数，实现了基于流场模拟

2、的墙板机头流道设计，对实际工程用塑木墙板机头的结构设计具有较好的指导意义。关键词数值模拟建筑墙板机头流道塑木复合材料塑木复合材料是以木粉和废旧塑料为主要原料优化的流道结构，从而减少修模次数，提高设计效加工而成的，兼有木材和塑料的双重特性，是一种可率，降低生产成本。回收循环再利用的环保型新材料，它在减少环境污1新型PVC塑木建筑墙板染、保护森林资源、促进经济发展方面都有良好的社典型PVC塑木建筑墙板的截面尺寸及三维结会效益和生态效益。其可广泛应用于桌椅、包装箱构如图1所示。板、汽车内饰件、园林景观配套制品、建筑结构件等。4619特别是近几年成功开发的新型聚氯乙烯(PVC)

3、塑木建筑墙板，响应了国务院发布的关于推进墙体材料革新和推广节能建筑的号召，具备轻质、高强、保温、多功能、复合型等特点，是材料应用领域的新突破。内凹侧远端凸起新型塑木建筑墙板是采用PVC塑料和农、林、牧废弃物混合，再与经过特殊工艺处理的阻燃材料复合挤出的轻质墙板，具有保温、隔音、抗震、防火等特点。产品可锯、可切、可回收再加工，其表面还可进行转印、印刷、贴面等美观及功能性处理。墙板先后在民用、工业等建筑工程中得到成功应用，市场潜力巨大。新型塑木制品的不断推出，特别是大规格、(b)高产量、高质量要求增长，给塑木异型材挤出机头的a一墙板制品截面尺寸-b一墙板制品三维结构图1塑木

4、墙板截面尺寸与三维结构图结构设计带来了新的难度。随着计算科学及CAD／从图1可以看出，PVC塑木建筑墙板在宽度和CAE／CAM技术的不断发展，形成了多种以数值模厚度上均大于常规塑木异型材制品，这对加工装备拟为手段的机头设计方法，其中包括数值计算方法、及工艺技术提出了更高的要求。新型PVC塑木建机头CAD设计系统及将机头内熔体的流动状态与筑墙板为600mm×120mm的宽幅大厚度异型材，机头流道参数相结合的设计方法，并取得了丰富的研究成果-5]。挤出机头的结构设计要保证三维流向速度的均匀性，否则很容易出现径向截面熔体流速不均导致无北京化工大学与北京恒通创新赛木科技股法成型

5、的后果。笔者运用Polyflow对新型PVC塑木份有限公司进行技术合作，经过多年的技术开发，采建筑墙板异型材挤出机头流道进行仿真设计并优用一步法成型工艺，创新性地实现了中空无机阻燃PVC塑木建筑轻质墙板以及整体塑木房屋产业化化，以便指导该制品挤出机头结构参数的确定。2机头设计思路的生产，填补了国内外相关领域的空白。笔者在吸采用基于正交试验优化的塑木异型材挤出机头取前人研究成果的基础上，运用Polyflow软件对该塑木墙板大截面异型材挤出机头流道进行仿真设通讯作者计，利用模拟结果指导机头关键参数的确定，以得到收稿日期：2011—03—1436工程塑料应用2011年，第39

6、卷，第6期CAE设计方法对新型PVC塑木建筑墙板挤出机头从图3可以看出，该材料的黏度随着剪切速率流道进行优化设计，其设计流程如图2所示[。通的增加而减小，出现剪切变稀现象，其流动曲线偏离过Polyflow软件分析熔体在机头流道内的流动状起始阶段，呈现出明显的假塑性流动特性。除此之况，获得速度分布、压力分布及剪切速率分布等流场外，该材料黏度较低，弹性效益相对较弱，因此采用数据，并结合正交试验进行优化，最终获得理想的流工程计算中广泛应用的PowerLaw模型作为本构方道结构。程进行模拟，其数学表达式为：卵=K(AT)式中：'7——黏度，Pa·s；——黏度系数，通常为聚合物熔

7、体的零切黏度(当-÷0时，'7的极限值)，Pa·s；A——松弛时间，s；y——剪切速率，s～；n一非牛顿指数。根据测试结果，取熔体零切黏度。=20355Pa·S，机头剪切速率在100s左右时的可取为0．3，A在这里不考虑，取默认值1。3．2基本假设为了便于计算，同时使所研究的流动过程能满l根据正交试验法用Inventor建立模型组l足工程近似的要求，根据机头流道的特点和物料的fGbit前处理Polynow流场模拟Fie】dview后处理f特性，做出如下假设：：I!。．。．一．．，．，，．．．．(1)熔体为非牛顿粘性流体，其流变特性满足陂据