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POLYFLOW软件在聚合物加工领域的应用 |
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| 资料类型： |
GIF图片格式
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| 关键词： |
POLYFLOW 软件 聚合物 加工 领域 应用 |
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| 所属学科： |
高分子工程 |
| 来源： |
来源网络 |
| 简介： |
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俞炜 郑泓 周持兴* 赵建才
（上海交通大学化学化工学院聚合物加工研究室，上海 200240，Email: cxzhou@sjtu.edu.cn）
由美国FLUENT公司研究开发的POLYFLOW软件是基于有限元法的优秀的CFD（Computational Fluid Dynamics）软件，专用于粘弹流体的流动仿真，对于非线性问题有强大的处理功能，它适用于高分子材料加工的诸多过程：挤出成型、吹塑成型、纺丝、流涎、热成型等，用来求解流动、传质、传热等输送问题。有效地利用CFD软件对聚合物成型加工过程进行模拟，可以避免单凭经验设计的盲目性，缩短产品的开发周期，从而节约成本，提高产品的市场竞争力。本文将以平面收缩流动的计算和注拉吹过程的模拟为例说明POLYFLOW软件在聚合物加工上的重要应用。
1． 平面收缩流体流动
收缩流，通常几何结构简单，而且包含加工过程中各种流场信息，因此被广泛地应用于聚合物挤出成型过程的计算机模拟。为了更好地预测复杂流体真实的流动行为，本文中采用多模式本构模型： ，PTT本构模型； ，Odroyd-B模型。利用POLYFLOW软件计算模拟了聚合物熔体的4:1平面收缩流动。图1为熔体收缩流动的剪切速率图。在收缩区域剪切速率明显增大，流体的流变性质将发生变化。图2为收缩流动的流线图，熔体在收缩区域存在法向应力差使得在上流和下流的收缩拐角出现涡流，而且随着We数的增大，涡流也将增大。除此之外，计算还得到流体速度场，压力场，法向应力分布，粘度分布等结果，为挤出成型加工过程提供了重要流场信息。
2．注射-拉伸-吹塑工艺的模拟
由于注塑过程工艺简单，瓶坯厚度分布较均匀，我们以注射成型瓶坯为初始几何模型（初始厚度 ），模拟拉伸-吹塑过程。瓶坯在拉杆的作用下被拉伸，然后吹胀冷却成型，吹塑压力P=10atm。本文中采用KBKZ模型，松弛谱如下： ， 。拉伸后瓶坯厚度发生变化，如图3所示。改变拉伸速率，研究其对瓶坯厚度分布的影响，结果如图4所示。增大拉伸速率，瓶坯厚度变小，但均匀性下降，而且加工困难；减少拉伸速率，均匀性改善，但瓶坯厚度增大，导致材料用量上升。因此必须选择适当的拉伸速率。
吹塑过程的计算以拉伸计算结果作为初始值，以拉伸速率为300mm/s的为例，吹塑压力为10大气压，图5和图6分别显示了成型瓶子的厚度分布图和厚度分布曲线（瓶口处即为Z=0mm）。从图中我们可以直观地观测到成型瓶子的厚度分布情况：离瓶口50mm左右处最薄（ ），瓶底外侧也较薄 ，瓶底中心厚度最大（ ，在瓶壁中央区域厚度分布较均匀( 。为了提高瓶子的抗变形能力，在工艺设计时，对成型制品厚度较薄的地方可以适当增加瓶坯厚度，对较厚区域适当减少瓶坯厚度，以达到最佳工艺操作条件。
致谢
本项目得到了国家自然科学基金项目（20204007）和重大项目（50390095）的资助。 |
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| 上传人： |
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| 上传时间： |
2006-08-24 16:05:42 |
| 下载次数： |
11005 |
| 消耗积分： |
4
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