硝基胍七孔发射药挤压成型过程的数值模拟

为了获得不同挤压成型工艺条件对硝基胍七孔发射药成型质量的影响,首先用毛细管流变仪测得不同条件下塑化后的硝基胍发射药药料的流变参数,再用POLYFLOW软件模拟了发射药药料在七孔成型模具中的挤出过程。分析了溶剂比、挤出温度、体积流量对模具内的压力分布、模具出口截面处的速度分布及挤出发射药尺寸的影响,得到制备硝基胍七孔发射药的最佳成型工艺条件为:发射药药料与醇酮溶剂的比值0.22~0.24,挤出温度25~35℃,入口体积流量(0.58~1.0)×10-7 m3/s。     

基于数值模拟的异型材口模优化设计

针对一种异型材挤出口模,对其流道进行参数化建模,利用数值模拟计算熔体在口模中的流场,以熔体在口模出口处的速度均匀性为优化目标,对口模压缩段入口截面形状和尺寸进行了优化设计.结果表明,经优化设计后的出口速度均匀性得到显著提高.这对复杂型材挤出模的设计具有重要意义.     

基于逆向挤出的七孔发射药口模设计

为了探究七孔发射药挤出后偏孔的原因和寻求一种改善发射药的挤出偏孔的解决思路，通过模拟研究发射药挤出时在模具内的流动性掌握偏孔规律使其朝着理想的方向偏孔；根据几何模型建立发射药的内流道模型，以Bird-carreau law模型进行模拟分析，通过正向挤出模拟对挤出形状和尺寸进行了数值预测；然后对挤出过程进行逆向数值模拟设计了口模形状，重点分析了挤出过程的流场分布与压力分布，用设计后的口模模拟正向挤出，从理论上验证了逆向设计口模的可行性。结果表明，相较于压力和剪切速率，流速分布不均是导致发射药挤出偏孔的关键因素之一；发射药在模具挤出时，根据模具入口处截面的速度分布可以看到药料入口处的流速分布是不同的，靠近壁面处流速低，模针与模针之间流速高，最大流速约为最小流速的1.5倍；离开模具后大部分区域流速变小，其中流速快的部分因为流速降低导致面积增加，流速慢的区域因为流速增大导致面积减小，速度的重新分配引起自由表面的挤出变形；逆向挤出模拟可以对发射药的挤出偏孔提供补偿作用，并对逆向设计的口模形状进行了挤出验证，其挤出物的孔形与之前相比更为规整。因此通过逆向挤出设计口模形状有望提高发射药挤出的良品率。     

基于响应面法的轮胎胎面挤出机机头流道结构参数优化

建立轮胎胎面挤出机机头流道几何模型,运用数值仿真方法对胶料在机头流道内的流场进行仿真分析;流道出口截面胶料流动速度方差为流动速度均匀性的评价指标,通过Plackett Burman(PB)试验方法从8个流道结构参数中筛选出3个关键结构参数(夹角A和B及出口宽度D);采用中心复合设计(CCD)方法对3个关键结构参数对胶料挤出质量的影响规律进行分析,并经响应面法分析获得优化结构参数。结果表明:机头流道的3个关键结构参数A,B和D是影响胶料挤出质量的关键因素;优化流道结构能显著改善挤出胶料流动速度均匀性,提高胶料挤出质量。     

微通道塑料薄膜挤出机头流道优化及整体设计

微通道塑料薄膜中间有数十条微通道,通过在阻尼区的出口区域斜面镶嵌注气针头成型微通道,同时借鉴衣架式挤出机头的设计经验,对影响口模出口截面速度均匀性的主要流道参数歧管扩张角、扇形区长度、阻尼区倾斜角、阻尼区高度和定型段长度等进行优化。利用正交试验设计实验方案,并用CFD软件Polyflow对实验方案进行相应建模及仿真。利用CFD-post对仿真结果进行分析,以口模出口处截面的速度均匀性指数为评价指标进行流道参数组合的优劣选取,得到最优流道参数。利用最优流道参教组合进行微通道塑料薄膜衣架式挤出机头的整体设计。     

聚合物双腔微管直角挤出模具非对称流动平衡设计方法

针对聚合物双腔微管直角挤出模具非对称流道结构,基于聚合物流动平衡原理,建立了直角挤出模具非对称流道结构参数关系。在直角挤出模具的挤出成型方向上,采用反向流道的方法计算流道长度,并对反向流道的终点进行拟合,基于拟合偏差构建了目标函数,对模具非对称流道结构进行了优化设计。根据优化结果设计制造了双腔微管直角挤出模具,并且进行了挤出成型实验。实验结果表明挤出模具非对称流道设计是合理的,证明了聚合物双腔微管直角挤出模具非对称流动平衡设计方法的正确性和有效性。     

新型烟草用聚乳酸降温段挤塑加工

对聚乳酸(PLA)降温段异型管产品结构、挤出模头设计及挤塑成型原理进行研究,进而对PLA降温段异型管挤塑成型工艺进行系统分析.提出了影响PLA降温异型管挤塑加工成型生产效率的关键工艺参数,如挤出模具、定型定径套管长度、真空度等,为得到稳定挤出的PLA降温段产品提供系统思路.     

PE-UHMW异型材挤出成型有限元模拟与实验制备

根据生产需求,设计了3字形超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)异型材挤出成型流道,并建立了该异型材挤出成型有限元模型,应用有限元软件Polyflow对挤出流道内的熔体流动情况进行了有限元模拟,分析了不同壁面滑移系数、压缩比、压缩角对成型过程的影响,预测了在成型过程中不同参数可能导致的缺陷。结果表明,当模具压缩比与压缩角分别为2.5和25°、壁面滑移系数为5×106情况下,可获得较好的压力与速度分布,应用优化后的挤出模具制备了合格的PE-UHMW异型材。     

基于数值模拟的聚合物多腔导管挤出机头设计

随着介入医学的不断发展,医疗领域对医用多腔导管的需求日剧增加,多腔医用导管已经成为微挤出成型技术的研究热点。文章通过数值模拟正交试验设计聚合物多腔导管挤出机头,以挤出速度分布均匀性为目标函数来衡量流道的流动均匀性。利用Polyflow数值模拟,通过正交试验研究了不同流道主要结构参数及制品截面结构尺寸下聚合物熔体的挤出速度分布,根据目标函数确定挤出速度均匀性较好机头结构参数。结果表明:在导管截面面积不变的情况下,口模截面尺寸及流道结构参数是影响挤出机头设计的关键因素。     

含硝酸铵发射药内弹道过程数值模拟

通过分析不同硝酸铵含量的发射药的能量示性数,在φ30 mm火炮装填条件下,采用传统的经典内弹道模型,模拟计算出不同硝酸铵含量的七孔火药发射药的膛压、弹丸初速等弹道参数,研究硝酸铵含量对硝酸铵发射药内弹道参数的影响。结果表明,随着硝酸铵含量的增加,膛内压力和弹丸速度先增加后降低,硝酸铵含量存在一个最优点使二者达到最大值。     

异形医用双腔导管挤出离模膨胀变形机理与调控

如何准确预测和精密调控异形医用双腔导管的离模膨胀变形是实现其精密成型的关键技术。通过传统和气辅精密成型的对比分析，研究表明离模膨胀变形是由熔体的第二法向应力差驱动的径向二次流动所诱发，传统挤出成型会产生较大的第二法向应力差，第二法向应力差驱动诱发的径向二次流动是离模膨胀变形的直接驱动力，从而导致传统挤出成型的异形医用双腔导管不仅产生离模膨胀，而且还产生椭圆度误差，其最大离模膨胀比和椭圆度误差分别为1.86和6.3 %。异形医用双腔导管的气辅精密挤出成型基本可以消除熔体的第二法向应力差，必然消除了挤出成型过程的径向二次流动，从而实现了异形医用双腔导管的精密控形。     

C形口模共挤出胀大的三维黏弹数值研究

运用有限元方法,采用PTT本构方程和Arrhenius黏度对温度依赖方程,对C形共挤口模中的聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)两熔体进行了三维非等温黏弹数值研究,主要研究了口模入口端熔体层间界面位置（r）对挤出胀大率和界面位置稳定性的影响,研究表明,随着r的增大,口模出口处熔体的二次流动程度减弱,挤出胀大率减小;在两熔体入口流率相等的情况下,取使得两熔体入口面面积近似相等的r值,能保证口模内及口模出口端熔体层间界面位置稳定性较好。     

熔体挤出速度对共挤吹塑型坯离模膨胀影响的数值模拟

基于三维非等温黏弹性熔体多相分层流动有限元数值模拟技术,模拟研究了熔体挤出速度对多层共挤吹塑成型环坯离模膨胀和初始温度场的影响规律,揭示了型坯离模膨胀的产生机理。结果表明,多层共挤吹塑成型环坯离模膨胀是由熔体的二次流动诱发而产生,与熔体流出机头进入自由膨胀段的二次流动强度成正比,而其二次流动强度随着熔体挤出速度的增大而增强,因而导致环坯离模膨胀随着熔体挤出速度的增加而增大;多层共挤吹塑成型熔体的二次流动强度与其第二法向应力差成正比关联关系,这与Debbaut的试验研究结论完全吻合,表明二次流动是由第二法向应力差驱动而产生。     

马鞍型异型材挤出成型过程三维等温粘弹性的数值模拟

基于PTT粘弹性本构模型,通过马鞍型异型材挤出成型过程的全三维稳态等温有限元数值模拟,系统研究了聚合物粘弹性流变性能参数和成型工艺参数对异型材口模挤出成型过程的影响规律,并揭示了其影响机理.研究结果表明,聚合物异型材口模挤出离模膨胀是由口模出口处的二次流动引起,离模膨胀比随着口模出口处的二次流动强度增加而增大.聚合物异型材口模挤出离模膨胀随着进口流量和聚合物熔体松弛时间的增加而增加,而随着聚合物熔体材料常数和粘度比的增大而减小.     

不同工艺参数时快速降压口模的数值模拟

在微孔塑料连续挤出成型中,运用Ployflow软件对快速降压口模内熔体流动进行模拟分析,研究了不同CO2浓度、不同熔体体积流量对口模内熔体压力、速度分布及挤出胀大影响。结果表明,口模内熔体压力降在一定的范围内随着熔体体积流量的增大而增大,随着CO2浓度的升高而降低;一定范围内,CO2浓度对口模出口处熔体平均速度的影响不明显,而熔体体积流量对口模出口处熔体平均速度的影响很明显;对于挤出胀大的影响,CO2浓度不宜过高或者过低,2 %（质量分数,下同）时表现最佳;在一定熔体体积流量的范围内,熔体体积流量越高,挤出胀大表现得越不明显。     

管壁厚度对微挤出成型的影响分析

基于Bird-Carreau黏度模型,运用有限元方法对三维等温微管挤出成型流动模型进行了数值分析,主要研究了管壁厚度对微管挤出成型过程中挤出胀大、速度分布、剪切速率和口模压降等重要指标的影响。结果表明,当熔体入口体积流率相等时,随着管壁厚度的增大,挤出物挤出胀大率和横截面尺寸变化量增大;口模出口端面上熔体的二次流动增强,但挤出速度和剪切速率减小;熔体在口模内的压力降明显下降;适当增加管壁厚度,有利于提高微管挤出质量。     

多腔精密医用导管机头结构及口模设计研究

介绍了较佳的多腔精密医用导管机头结构,并对两类典型多腔精密医用导管的机头定型段流场进行了数值模拟分析,获得了出口截面上的速度分布图。同时研究了截面上沿最大壁厚路径及最小壁厚路径上的速度分布,提出了整个截面速度均匀性的定义。此外,综合实际挤出过程中注气这一特征,给出了修正后的口模截面形状,同时进行了定型段流场的模拟。结果表明:修正后口模截面的速度均匀性和壁厚均匀性都有了很大的提高,这对同类机头的结构设计及口模截面的确定具有较强的参考价值。     

衣架式流延模头内熔体流动与模具变形的三维耦合数值模拟

利用Polyflow软件对一种衣架式流延模头内熔体的流动和模具变形进行了三维耦合数值模拟。结果表明:衣架式模头中熔体的流动可视为歧管内(沿歧管方向)和狭缝中(沿挤出方向)的压力流的组合;模头狭缝表面在模具厚度方向的变形沿挤出方向近似为线性增加,而沿模具宽度方向为非线性减小;模具变形后的熔体出口流率由狭缝的实际间隙和扇形区出口处的压力共同决定,单位宽度的出口流率沿模具宽度方向先增加后减小。     

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、聚苯乙烯、橡胶等聚合物口模挤出过程,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。     

Die design for rigid PVC—the effect of die land length on extrudate swell

PVC profile extrusion compounds have a unique morphology. While other polymers gradually decrease in extrusion die swell with increasing length/thickness (L/D) ratio, PVC profile extrusion compounds have a low die swell, quite independent of the die's L/D ratio in the range of 5 to 20. The fact that the die land length can be changed without changing the extrudate swell is an important consideration, which makes die design and balancing dies simpler and easier for PVC profile extrusion compounds. While other polymers substantially increase extrudate swell with increased shear rate, the swell of the PVC profile compounds is not much affected by shear or extrusion rate. This unique behavior allows wider processing latitude in profile extrusion and faster extrusion rates than with other polymers. Another unique factor in the rheology of PVC profile extrusion compounds is that extrusion die swell increases with increasing melt temperature, while other polymers have decreasing die swell with increasing melt temperature. The unusual rheology of PVC profile extrusion compounds is attributed to its unique melt morphology, where the melt flow units are 1 um bundles and molecules that have low surface to surface interaction and entanglement at low processing temperatures but increased melting and increased entanglement at higher processing temperatures. Other polymers, unlike PVC, have melt flow at the molecular level.