聚合物三腔微管挤出口模结构对胀大变形的影响

聚合物熔体的模内流动状态与模外胀大变形直接影响微挤出制品的成型质量。文中基于Carreau模型,采用数值模拟方法,研究了聚合物三腔微管挤出过程中口模壁厚差与空心度结构特征对胀大变形行为的影响。结果表明,影响挤出胀大变形程度的关键因素是口模出口附近的轴向速度分布;内外壁厚差会导致较大壁厚位置处对应的型坯厚度增大,而较小壁厚位置处的型坯厚度减小,壁厚差变化对薄壁区域壁厚变形影响较大,达到91.4%;空心度减小能提升口模出口附近轴向速度分布均匀性,减小了70.1%的变形程度;基于胀大变形规律逆向补偿设计了口模形状与尺寸,明显改善了制品成型质量。研究结果对聚合物多腔微管的口模结构优化设计具有理论意义与工程应用价值。

用有限元分析设计复杂形状橡胶型材挤出口型的方法

随着聚合物挤出产品的广泛应用,聚合物胀大行为的研究引起了人们的极大兴趣.聚合物的口型膨胀行为是挤出和注射成型等加工操作中的一个关键特征.挤出是制造汽车、门窗、医用管材以及许多关键轮胎部件等长橡胶型材的最通用和最经济的工艺之一.在挤出过程中,将胶料强制通过口型,以获得所需的产品形状,然后使用连续硫化系统(微波、红外或热风隧道)进行硫化.熔融聚合物在流过复杂形状的口型时,会受到强烈的压缩和剪切.这样就产生了入口收敛流.口型入口处就产生了口型膨胀现象.

基于ANSYS的基质草籽毯成型机挤出口优化与试验

基质草籽毯成型机以农业废弃物秸秆和牲畜粪便为主要原料,制作绿化用草坪,可以实现连续不间断成型生产。针对现有成型机挤出口质量较大,造成材料消耗多和螺栓连接负担重的现象,以挤出口缩颈处长度、缩颈处宽度、料板厚度和螺栓孔直径为研究对象,运用ANSYS Workbench19.2有限元软件在静态特性分析和参数化建模基础上,基于多目标优化的响应面方法对挤出口模型进行优化,得到尺寸参数最优值:缩颈处长度180 mm、缩颈处宽度60 mm、料板厚度3.5 mm、螺栓孔直径11 mm,此时挤出口部件最大变形和最大等效应力较优化前分别减小了35.95%和13.8%;为了进一步优化挤出口尺寸,利用拓扑优化使零件总质量减轻了36.60%。采用EDEM软件对参数优化和拓扑优化进行验证,得到成型颗粒密度和挤出颗粒质量分别为1383.2kg/m^(3)和2709g。利用优化结果制作样机,与优化前成型装置进行对比试验结果表明:成型颗粒密度和挤出颗粒质量与优化前相比分别提升5.84%和2.88%,进一步发芽和烘干试验表明,优化效果达到预期目标,可为相关设备的研发和生产提供理论参考。

挤出口模内壁面滑移机理研究

运用理论和实验相结合的方法 ,研究了聚合物熔体在挤出口模内流道壁面滑移的机理 ,为合理设计口模 ,控制工艺参数以得到高质量的制品提供了理论依据。

异型材挤出口模内的流动模拟

本文根据挤出机理，对口模内的流动行为进行适当的简化和假定，建立了挤出口模内流动分析的数学模型，并采用横截面／假想区域法实现了复杂异型材挤出。模内的数值模拟，数值分析结果与三维有限元解和解析解的对比，取得了满意的效果。

聚合物熔体在L型异型材挤出口模内三维粘弹流动数值模拟

利用罚函数有限元法,采用PTT粘弹模型,对聚合物熔体在L型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟,得出了不同挤出量下的速度和应力分布。结果表明,流速在成型区内并在其入口附近达到其在口模内的最大值;剪切应力在成型区内并在其入口附近明显持续上升,达到其在口模内的最大值后迅速回落;第一法向应力差在过渡区内并在其出口附近达到其在口模内的最大值,此后在过渡区和成型区的结合面两端近距离内急剧下降,因此成型区和过渡区接合处是熔体流动不稳定的发源地;口模内最大剪切应力和最大第一法向应力差均随挤出量的增加而近似呈线性上升,而不会急剧增加。

塑料异型材挤出口模内的压力降计算

本文根据挤出机理，对口模内的流动行为进行适当的简化和假定，建立了挤出口模内流动分析的数学模型，并采用横截面／假想区域法实现了复杂异型材挤出口模内压力降的数值计算，数值分析结果与三维有限元解的对比，取得了满意的效果．

聚合物熔体在不同挤出口模内流动的数值模拟研究

构建了3种构型的圆棒挤出口模,采用有限元分析软件 POLYFLOW 对聚合物熔体在挤出口模中的二维等温流动进行了数值模拟,分析了熔体在不同口模内的速度和压力分布。结果表明,直线形口模在人口处易产生局部环流,而喇叭形和流线形口模可有效消除局部二次流动。在相同条件下,喇叭形口模在出口处存在较大的挤出负压,为-172.9 MPa,而流线形口模为-43.72 mPa,两者相比,后者压力降低了75%。因此流线形口模在3种几何构型中结构最为合理。

聚合物异型材挤出口模的逆向数值设计和流动分析

采用Polyflow软件对T型异型材挤出口模进行逆向数值设计,获得其挤出口模构型和尺寸,计算出聚合物熔体在口模内速度分布和挤出胀大。结果表明:逆向数值设计是挤出口模设计的有效手段,可以大大减少试模和修模的次数,从而提高生产效率,节约生产成本。

异型材挤出口模的优化设计

本文将工程优化设计方法和聚合物流变学应用于异型材挤出口模设计，提异型材挤出口模优化设计数学模型，并在微机上实现了异型材挤出口模的优化设计。

塑料异型材挤出口模设计的数值模拟概述

从挤出口模设计原则出发,综述了数值模拟技术在塑料异型材口模流道的曲面构型,入口角和压缩比、降低或消除挤出胀大和挤出口模成型段的设计、熔体流动平衡和压力降的研究进展,以及口模设计的发展趋势。

塑料挤出口模优化设计方法研究

在分析挤出模设计特点的基础上,提出了一种基于智能反馈/FEA相耦合的挤出模多目标优化设计方法。

汽车橡胶密封条挤出口模结构分析及其实验验证

首先通过分析橡胶材料流变实验数据,确定采用Bird-Carreau本构模型;然后应用Polyflow软件对某实际EPDM橡胶密封条产品挤出过程中挤出口模流道结构对挤出的影响进行了有限元分析。结果表明,口模流道某些部位(如窄缝区域)进行适当的加宽有利于使挤出速度及熔体压力分布更均匀,挤出产品形状和实际形状更接近。

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法,采用PTT粘弹模型,对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟,得出了不同挤出量下的速度和应力分布。结果表明:口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分,而且这部分的流速较快;必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度,流动阻力大的部分,长度应较小,以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲;过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响;聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响,对剪切应力的影响非常小,随着松弛时间的增大,熔体的粘弹性拉伸应力下降,而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大。

塑料异型材挤出口模图形的设计

根据常用塑料异型材的结构特点，通过对口模挤出型坯受力状况的理论分析，推导出口模图形的设计计算方法，为更准确的口模图形设计提供了依据。

棒形聚合物型材挤出口模的逆向数值设计及流动分析

采用Polyflow软件对棒形型材挤出口模进行逆向数值设计,获得其挤出口模的构型和尺寸,计算出聚合物熔体在口模内速度分布和挤出胀大。结果表明:逆向数值设计是挤出口模设计的有效手段,可以大大减少试模和修模的次数,从而提高生产效率,节约生产成本。

挤出口模内幂律流体的罚有限元模拟

模拟了幂律型流体在圆形截面过渡为正方形截面的收缩口模内的三维非等温挤出流动。采用罚有限元法处理了流体的不可压缩条件,消去了动量方程中的压力项,并运用降阶积分方法确保了压力解的稳定性;采用SU PG方法构造能量方程的非对称权函数,克服了对流项占优时数值解的失真;考虑了聚合物在口模内流动时产生的剪切热,运用A rrhen ius模型计算了温度对黏度的影响。计算实例表明,可以获得合理的温度、压力、应力和温度分布。

异型材挤出口模内流动的数值模拟

采用稳态三维粘性不可压缩流体挤出口模内非等温流动的有限元模型,模拟了幂律型流体在矩形截面中空型材收缩口模内的流动.采用罚有限元法将连续性方程引入动量方程,在近似满足不可压缩约束下求解了速度场分布.采用Streamline Upwind/Petrov-Galerkin formulation (SUPG)方法构造非对称权函数,克服了能量方程对流项占优时数值解的失真,获得了剪切生热情况下的温度场分布;运用幂律型流体的本构关系和Arrhenius模型计算了温度和剪切速率对粘度的影响.计算实例表明,对于异型材挤出口模内流动的数值模拟,可以获得合理的速度、压力、应力和温度分布.

聚合物挤出口模设计的数值研究进展

综述了国内外数值研究聚合物挤出口模设计的进展。在壁面无滑移条件下,早期数值模拟了聚乙烯、硬质聚氯乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯和橡胶等聚合物挤出口模挤出过程,优化设计了棒材、管材、板材和异型材的挤出口模。近年来,数值研究壁面滑移条件和工艺条件对口模流道内熔体流场的影响,深入研究制品的离模膨胀行为。研究表明,改善壁面条件有助于减小聚合物制品的离模膨胀比,有利于提高制品品质。

聚合物熔体在曲线型异型材挤出口模内三维粘弹流动数值模拟

利用罚函数有限元法,采用PTT粘弹本构模型,对聚合物熔体在C形和Y形截面异型材挤出口模内的三维粘弹流动进行了数值模拟。在相同挤出流量下,得到了口模内不同截面上的速度和应力分布。对模拟结果的分析表明:异型流道中存在的突出棱角会使局部流道截面的有效流动面积减小,产生收敛效应,收敛角越大,收敛效应越强。因而要保证熔体稳定流动,过渡区与成型区流线必须平滑连接;异型流道中不同的部位熔体所受的剪切和拉伸应力都有所不同,熔体受力历史差异可能导致制品质地不均匀,挤出口模设计中必须考虑熔体受力史。