聚合物共挤出过程的挤出胀大有限元分析

采用有限元方法模拟了非牛顿流体在共挤出过程中的挤出胀大现象,分析了模具流道收敛角、模具内壁的表面质量以及平直段长度对共挤出聚合物挤出胀大的影响。结果表明:当流道收敛角α在0°~30°区间变化时,角度的大小对两种熔体的挤出胀大率均有一定的影响;当30°≤α≤90°时,角度的变化对熔体挤出胀大率几乎没有影响。模具内壁的表面质量对挤出胀大率影响较大,改善模具壁面质量可以有效地减小挤出胀大率。适当增加流道出口平直段长度可以显著减小挤出胀大率。     

双层聚合物共挤出过程的数值模拟

以HDPE/LDPE共挤出型材为例,用有限元方法对非牛顿流体在共挤出流道内的等温流动进行了二维数值模拟。分析了模具流道收敛角、入口体积流量以及模具结构形状对流道内压力场、速度场以及界面偏移的影响。结果表明:当流道收敛角在0°<α<90°区间变化时,角度的大小对熔体界面影响不大;但当流道收敛角为90°时,共挤出区开始段出现流动死角。流道入口平流区可以使流道内的压力场均匀,有降低流道压力降的作用。HDPE/LDPE两种聚合物熔体共挤出时,其入口流率比对界面位置的影响很大。     

聚合物T型材挤出成型过程有限元模拟

本文采用聚合物加工理论和有限元方法,建立了聚合物异型材挤出模拟的有限元模型,模拟了聚合物T型材挤出成型过程,获得了聚合物熔体在模具内的速度场、温度场、压力场和应力场分布,分析了模拟结果对成型过程的影响,预测了成型过程中可能出现的缺陷,给出了模具和工艺设计的合理化建议。模拟结果揭示了聚合物T型材挤出成型过程的一般规律,对于模具和工艺设计具有直接的指导作用;所建立的数学方法和获得的模拟结果对于聚合物异型材挤出具有通用的指导意义。     

气辅共挤出流道中聚合物流动过程的数值分析

建立了气辅条件下两种聚合物在矩形流道中共挤出流动的三维非等温数值分析模型。用粘弹性流体模型(PTT模型)描述熔融聚合物的特性,Arrhenius方程表示流动对温度的依赖性,并且考虑聚合物相对于流道壁面的滑移以及不相容聚合物熔体间滑移的边界条件。用有限元方法数值模拟了聚合物成型过程,将计算结果与普通共挤出成型流动进行了对比分析。结果表明,气垫层的加入,将使聚合物熔体的压力降减低20%～40%;使流道出口处的速度场分布均匀,速度场的最大值下降约50%;气垫区聚合物的自由流动还将对共挤出界面的形状和位置有一定的影响。     

聚合物熔体复合挤出胀大过程的数值模拟及可恢复弹性形变分析

建立了两种聚合物熔体流经矩形流道共挤出的三维数值计算模型,采用有限元方法数值模拟了共挤出成型过程及胀大过程,得到了速度场、压力场、应力场,并利用数值计算方法得到了共挤出流动过程的可恢复弹性形变场,分析了挤出胀大率以及可恢复弹性形变的变化过程。结果表明,在共挤出流动的胀大段,共挤出界面的形状和位置发生了改变;经矩形流道共挤出得到的挤出胀大末端截面形状为不对称的鼓形;在共挤出界面附近可恢复弹性形变值存在极值,运用数值方法计算可恢复弹性形变可以对流动过程中可能存在的缺陷进行预测。     

复合共挤成型中挤出胀大的三维粘弹数值模拟

采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程,建立了矩形截面共挤口模内外两种聚合物熔体流动的三维粘弹数值模型,有限元模拟了聚丙烯/聚苯乙烯(PP/PS)共挤过程中的挤出胀大现象,并用实验验证了模拟结果。研究表明:当入口体积流量相同时,两熔体挤出口模后会朝向黏度较高的PS熔体一侧偏转,型材截面呈非对称畸变。两熔体在垂直挤出方向上的速度分布导致了挤出胀大过程中熔体的偏转流动,而口模出口处的剪切速率分布基本决定了共挤型材截面的形状。实验结果与模拟结果基本相符,模拟所得挤出胀大率比实际值大8.6%。等温假设是影响共挤出胀大数值模拟准确度的主要因素。     

聚合物气辅共挤成型中挤出胀大的数值模拟

以一矩形截面共挤型材为例,采用Giesekus本构方程和Navier滑移模型建立数值模型,使用EVSS、SU等有限元方法对气辅共挤和传统共挤时两种聚合物熔体在口模内外的等温粘弹流动做了三维数值模拟,得到了气辅共挤和传统共挤时的挤出胀大率、速度场、应力场及剪切速率分布。对模拟结果进行了分析和对比,结果表明,气辅共挤能消除挤出胀大和模外熔体偏转流动现象;气辅共挤时两相熔体的速度场均匀一致,熔体流动稳定,呈柱塞状挤出;熔体表面的切向和法向应力为零,因而可有效提高挤出速率,并防止制品表面"鲨鱼皮"现象的出现。     

轮胎胎面胶料共挤出过程的数值模拟

以某复合胎面胶料(TWR/FB)的共挤出过程为研究对象,利用Polyflow软件,采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构模型和Navier滑移模型对2种胶料熔体在口模内外的流动进行了三维数值模拟,并将模拟得到的挤出断面和试验挤出断面进行了对比分析。同时分析了牵引速度和预口型板的收敛角对共挤出的影响,结果表明,牵引速度对胶料离开口模后的形状和面积胀大比的影响显著,但对胶料在口模内部的流动状态影响不大;适当地增加预口型板收敛角可以增强胶料在口模内的流动性,提高挤出制品的质量。     

PMMA/PVC表面复合异型材共挤出成型设计优化

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚氯乙烯(PVC)表面复合异型材(以下简称复合异型材)是通过共挤出模头成型,以共挤出模头出口处复合异型材截面上各子区域的流速相等为优化目标,以对流动均匀性有较大影响的压缩段间隙为设计变量,有限元数值分析模拟并和ERP系统及并行工程的CAD/CAE网络系统挤出模头专家数据库相结合,通过实例设计优化证明,优化后共挤出模头出口处复合异型材熔体各区域流速均匀性显著提高,复合异型材的型胚质量显著提高,其结构尺寸、性能完全符合要求。     

ZK60镁合金型材挤压过程有限元数值模拟

本文运用DEFORM-3D平台对ZK60变形镁合金型材挤压过程进行了数值模拟.分析了变形温度(T=300℃/350℃)、变形速度(V=2、5mm/s)对合金等效应变、等效应力、温度场以及变形载荷的影响规律.结果表明:温度对等效应力影响显著,变形温度从300℃升高到350℃,合金最大等效应力从75MPa降低到55MPa;变形速度对温升影响显著,挤压速度由2mm/s升高到5mm/s,合金最大温升由81℃升高到118℃.确定了ZK60合金在挤压比为25时,适宜的挤压温度为350℃,挤压速度应在5mm/s以下.     

基于有限元技术的板带轧制研究进展

概述了基于有限元技术的板带轧制研究进展,重点介绍了有限元技术在预测轧制过程力能参数和摩擦,以及板带温度、组织、缺陷方面的应用。讨论了模型、网格、本构类型等因素对轧制模拟准确性的影响,介绍了提高计算效率的途径,分析了现在存在的问题,指明了发展方向。     

Prediction of Crack Location in Deep Drawing Processes Using Finite Element Simulation

Sheet metal forming process like deep drawing subjected to large irreversible deformation. It leads to high strain localization zones and then internal or superficial micro defects. The deformation behavior and crack initiation in cylindrical deep drawing of aluminum alloy are simulated by the elasto-plastic finite element simulation. A1100-O and A2024-T4 sheet material are used in the simulation. Material properties based on the tensile and plane strain test is used in the simulation. Six cases are simulated in this study with different blank diameter. The simulated results are compared with the experimental results in terms of the crack location and critical punch displacement. The comparison of simulated results with experimental results shows a good agreement.     

基于有限元分析的可循环拉链邮袋仿真模拟研究

目的 设计质量、强度满足使用的可循环拉链邮袋,代替一次性邮袋,实现绿色发展理念。方法 设计可循环拉链邮袋结构,基于有限元分析模拟拉链邮袋实际应用中真实物理系统。分析拉链邮袋在材质、夹具固定方式、负载3种影响因素下的应力、应变、变形情况,比较仿真结果,确定可循环拉链邮袋材质并验证。结果 不同材质下,涤纶树脂(PET)变形量较小,高密度聚乙烯(HDPE)次之,聚丙烯(PP)变形量较大。不同固定方式下,袋口两短边夹具固定,袋口应力较集中,最大位移和应变较大,袋口四边夹具固定袋口变形较小、应力较小。不同负载下,负载与应力、位移、应变三者变化呈正相关,最大应力、位移、应变出现的位置较为稳定。结论 借助有限元分析模拟拉链邮袋实际应用中受力情况,分析不同材质、夹具固定方式、负载情况下,可循环拉链邮袋力学性能,节省人力、物力,为实际应用提供依据,同时,证明了涤纶树脂(PET)可应用于可循环拉链邮袋的制作,为绿色、环保、可降解、可循环拉链邮袋的制作奠定基础,对限塑、绿色发展有着重要的意义。     

基于有限元仿真的板状物体的变形分析

根据线弹性薄板小挠度理论及有限元理论对板状物体的微变形情况进行了理论分析。应用有限元软件ANSYS及MATLAB对物体在四边固支和简支边界条件下受静态载荷的变形规律进行仿真分析,得到了薄板变形的挠度和应力分布,并将结果与有限元软件分析的结果进行对比,验证了有限元仿真变形分析的可行性。该研究对薄板在其他支撑条件下的受力机理分析具有一定的借鉴意义。