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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公司研究開發的POLYFLOW軟件是基于有限元法的優秀的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、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，可以避免單憑經驗設計的盲目性，縮短產品的開發周期，從而節約成本，提高產品的市場競爭力。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，通常幾何結構簡單，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模型： ，PTT本構模型； ，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。在收縮區域剪切速率明顯增大，流體的流變性質將發生變化。圖2為收縮流動的流線圖，熔體在收縮區域存在法向應力差使得在上流和下流的收縮拐角出現渦流，而且隨著We數的增大，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。因此必須選擇適當的拉伸速率。
吹塑過程的計算以拉伸計算結果作為初始值，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（ ），瓶底外側也較薄 ，瓶底中心厚度最大（ ，在瓶壁中央區域厚度分布較均勻( 。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： |
11005 |
| 消耗積分： |
4
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