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POLYFLOW軟件在聚合物加工領域的應用 |
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| 資料類型： |
GIF圖片格式
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| 關鍵詞： |
POLYFLOW 軟件 聚合物 加工 領域 應用 |
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| 所屬學科： |
高分子工程 |
| 來源： |
來源網(wǎng)絡 |
| 簡介： |
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俞煒 鄭泓 周持興* 趙建才
（上海交通大學化學化工學院聚合物加工研究室，上海 200240，Email: cxzhou@sjtu.edu.cn）
由美國FLUENT公司研究開發(fā)的POLYFLOW軟件是基于有限元法的優(yōu)秀的CFD（Computational Fluid Dynamics）軟件，專用于粘彈流體的流動仿真，對于非線性問題有強大的處理功能，它適用于高分子材料加工的諸多過程：擠出成型、吹塑成型、紡絲、流涎、熱成型等，用來求解流動、傳質(zhì)、傳熱等輸送問題。有效地利用CFD軟件對聚合物成型加工過程進行模擬，可以避免單憑經(jīng)驗設計的盲目性，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，從而節(jié)約成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。本文將以平面收縮流動的計算和注拉吹過程的模擬為例說明POLYFLOW軟件在聚合物加工上的重要應用。
1． 平面收縮流體流動
收縮流，通常幾何結(jié)構(gòu)簡單，而且包含加工過程中各種流場信息，因此被廣泛地應用于聚合物擠出成型過程的計算機模擬。為了更好地預測復雜流體真實的流動行為，本文中采用多模式本構(gòu)模型： ，PTT本構(gòu)模型； ，Odroyd-B模型。利用POLYFLOW軟件計算模擬了聚合物熔體的4:1平面收縮流動。圖1為熔體收縮流動的剪切速率圖。在收縮區(qū)域剪切速率明顯增大，流體的流變性質(zhì)將發(fā)生變化。圖2為收縮流動的流線圖，熔體在收縮區(qū)域存在法向應力差使得在上流和下流的收縮拐角出現(xiàn)渦流，而且隨著We數(shù)的增大，渦流也將增大。除此之外，計算還得到流體速度場，壓力場，法向應力分布，粘度分布等結(jié)果，為擠出成型加工過程提供了重要流場信息。
2．注射-拉伸-吹塑工藝的模擬
由于注塑過程工藝簡單，瓶坯厚度分布較均勻，我們以注射成型瓶坯為初始幾何模型（初始厚度 ），模擬拉伸-吹塑過程。瓶坯在拉桿的作用下被拉伸，然后吹脹冷卻成型，吹塑壓力P=10atm。本文中采用KBKZ模型，松弛譜如下： ， 。拉伸后瓶坯厚度發(fā)生變化，如圖3所示。改變拉伸速率，研究其對瓶坯厚度分布的影響，結(jié)果如圖4所示。增大拉伸速率，瓶坯厚度變小，但均勻性下降，而且加工困難；減少拉伸速率，均勻性改善，但瓶坯厚度增大，導致材料用量上升。因此必須選擇適當?shù)睦焖俾省?
吹塑過程的計算以拉伸計算結(jié)果作為初始值，以拉伸速率為300mm/s的為例，吹塑壓力為10大氣壓，圖5和圖6分別顯示了成型瓶子的厚度分布圖和厚度分布曲線（瓶口處即為Z=0mm）。從圖中我們可以直觀地觀測到成型瓶子的厚度分布情況：離瓶口50mm左右處最薄（ ），瓶底外側(cè)也較薄 ，瓶底中心厚度最大（ ，在瓶壁中央?yún)^(qū)域厚度分布較均勻( 。為了提高瓶子的抗變形能力，在工藝設計時，對成型制品厚度較薄的地方可以適當增加瓶坯厚度，對較厚區(qū)域適當減少瓶坯厚度，以達到最佳工藝操作條件。
致謝
本項目得到了國家自然科學基金項目（20204007）和重大項目（50390095）的資助。 |
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| 上傳人： |
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| 上傳時間： |
2006-08-24 16:05:42 |
| 下載次數(shù)： |
11005 |
| 消耗積分： |
4
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