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工程车用挡圈异型材孔型设计及轧制工艺优化

工程车用挡圈异型材孔型设计及轧制工艺优化

作者：孙燕峰太原科技大学

学位级别：硕士

近些年来我国经济高速增长,我国已然成为全球最大的工程车产销国及存量市场,工程车的应用领域十分广泛,其中主要包括有建筑行业、采矿业及运输业等。挡圈是工程车轮胎中重要零部件之一,在车轮的装配中挡圈与轮辋共同配合,保证轮胎的正... 详细信息

近些年来我国经济高速增长,我国已然成为全球最大的工程车产销国及存量市场,工程车的应用领域十分广泛,其中主要包括有建筑行业、采矿业及运输业等。挡圈是工程车轮胎中重要零部件之一,在车轮的装配中挡圈与轮辋共同配合,保证轮胎的正常使用。由于工程车用挡圈重载的特点,对工程车挡圈的生产提出了更高的要求,此外由于其形状特殊和变形不均匀的特点在实际的生产过程中尺寸也较难控制,在生产过程中会对导卫装置产生严重磨损。本课题针对上述的问题设计了挡圈孔型系统,并结合实际生产优化加工参数。(1)本研究通过分析挡圈形状特点,以孔型设计理论为基础,对车轮挡圈进行孔型设计。针对异型材轧制过程中出现轧件侧弯现象,采用有限元软件对第一道次孔型轧制进行模拟,分析轧制过程中的温度场、应变场和金属流动规律,揭示挡圈异型材高温轧制过程中的变形特点。(2)异步轧制能够显著改善轧制中轧件弯曲缺陷,因此以辊速比、辊径比、轧辊中心偏移量和压下量为因子设计了正交试验。结果表明影响轧件弯曲的关键因素依次为辊径比>压下量>偏移量>辊速比,轧制工艺优化为辊速比1/1.06、辊径比300/300、偏移量18mm和压下量6mm。(3)依据曲率最小的原则优化设计异型材四道次轧制孔型系统及工艺参数,利用ABAQUS对四道次轧制过程进行模拟发现,轧件出口的弯曲曲率不大于0.000547,进行轧制实验后,轧件弯曲曲率最大为0.000757。有限元模拟和轧制实验均显示异型材尺寸曲率符合要求。(4)根据轧机结构特点,基于ABAQUS对轧机机架进行应力和变形分析,针对机架的轻量化要求,对机架进行拓扑优化,并对优化后的机架再次进行有限元仿真分析。优化后的机架最大应力值为71MPa,安全系数为13.3,轧机重量减少约为15%。

关键词：异型材孔型设计有限元模拟异步轧制拓扑优化

三维粘弹性异型材气辅挤出成型过程的数值模拟研究

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塑性工程学报 2008年第5期15卷 198-203页

作者：周国发周文彦胡晨章南昌大学环境科学与工程学院南昌330031

在挤出成型中,聚合物粘弹特性与过程参数波动的耦合作用会产生波动的离模膨胀,使得生产尺寸精确且形状复杂的聚合物异型材在工程上仍是一项技术挑战。文章提出了一种高效节能,且能消除离模膨胀,实现异型材尺寸精确自动控制的新型聚合物... 详细信息

在挤出成型中,聚合物粘弹特性与过程参数波动的耦合作用会产生波动的离模膨胀,使得生产尺寸精确且形状复杂的聚合物异型材在工程上仍是一项技术挑战。文章提出了一种高效节能,且能消除离模膨胀,实现异型材尺寸精确自动控制的新型聚合物异型材气辅挤出成型工艺,并基于建立的描述其成型过程的三维等温粘弹性理论模型和稳态有限元数值算法,通过有限元数值模拟,系统研究了聚合物异型材气辅口模挤出成型过程的机理。通过与传统异型材挤出成型对比分析,揭示了聚合物异型材气辅口模挤出成型工艺消除离模膨胀和翘曲变形的机理。研究结果表明,异型材气辅挤出成型离模膨胀率,随进口流量的增加而不变,这为实现挤出的高速化生产的实现提供了技术前提条件。此外,随着松弛时间的增大,口模出口附近气辅段的第一法向应力差增加,从而导致离模膨胀和两侧壁向内的翘曲变形均增大。

关键词：气辅挤出成型数值摸拟离模膨胀异型材机理

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橡胶异型材挤出口模的数值模拟

中国塑料 2003年第12期17卷 75-78页

作者：朱敏陈晋南吕静北京理工大学化工与环境学院北京100081

应用POLYFLOW软件包对一种橡胶异型材口模的直流道和非直流道模型分别进行了数值模拟 ,分析了速度场和压力场分布 ,并将模拟挤出的产品截面形状与实际产品相对照 ,非直流道的结果更为合理 ,相对误差小于7%。

关键词：数值模拟口模异型材挤出

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L型异型材气辅共挤胀大的三维等温数值模拟

高分子材料科学与工程 2014年第5期30卷 118-122页

作者：何建涛柳和生黄兴元邓小珍黄益宾南昌大学机电工程学院聚合物成型实验室江西南昌330031 上饶师范学院物理与电子信息学院江西上饶334001

应用有限元分析方法,采用Giesekus本构方程,对L型双层共挤模型进行了三维粘弹等温共挤出数值模拟,分析了2种不同进料方案下传统共挤和气辅共挤口模出口面的速度场、剪切速率场以及挤出胀大和变形情况。研究表明,异型材传统共挤的挤出胀... 详细信息

应用有限元分析方法,采用Giesekus本构方程,对L型双层共挤模型进行了三维粘弹等温共挤出数值模拟,分析了2种不同进料方案下传统共挤和气辅共挤口模出口面的速度场、剪切速率场以及挤出胀大和变形情况。研究表明,异型材传统共挤的挤出胀大和变形受进料方案的影响,而气辅共挤则不受其影响。异型材传统共挤在口模出口面速度的非均匀分布是导致挤出胀大和变形的主要原因;气辅共挤口模出口面速度分布均匀,无胀大和变形,说明气辅共挤能消除异型材传统共挤中的挤出胀大和变形。

关键词：气辅共挤挤出胀大异型材粘弹流动数值模拟

振动场作用下聚合物熔体在异型材挤出口模内的充填流动分析

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高分子材料科学与工程 2005年第2期21卷 20-23页

作者：柳和生吴晓李绅元罗忠民南昌大学机电工程学院聚合物加工研究室江西南昌330029 武汉科技学院机电工程系湖北武汉430074

利用ANSYS软件对受口模入口处周期性振动的压力驱动的非牛顿幂律聚合物熔体在"L"形异型材挤出口模内的充填流动进行了三维等温数值模拟,求得了压力和速度随时间和沿路径的变化曲线,并因此总结出了振动参数对充填流动的影响规律。结果表... 详细信息

利用ANSYS软件对受口模入口处周期性振动的压力驱动的非牛顿幂律聚合物熔体在"L"形异型材挤出口模内的充填流动进行了三维等温数值模拟,求得了压力和速度随时间和沿路径的变化曲线,并因此总结出了振动参数对充填流动的影响规律。结果表明,速度和压力的振动均沿挤出方向逐渐衰减,入口压力的低频高幅振动有利于充填过程的稳定。

关键词：挤出充填过程数值模拟异型材 ANSYS 振动

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

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塑性工程学报 2007年第2期14卷 114-117页

作者：柳和生涂志刚熊洪槐南昌大学机电工程学院聚合物加工研究室南昌330029

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... 详细信息

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。

关键词：挤出异型材聚合物流动粘弹流动挤出口模数值模拟

入口压力振动对聚合物熔体在异型材挤出口模内流动的影响

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塑性工程学报 2004年第4期11卷 85-91页

作者：柳和生吴晓南昌大学机电工程学院南昌330029 武汉科技学院机电工程系武汉430074

本文利用ANSYS软件对受口模入口处周期性振动的压力驱动的非牛顿幂律聚合物熔体在“L”形和“Y”形异型材挤出口模内的三维等温流动进行了研究。研究表明口模内压力和速度均与入口压力同频地振动 ,但速度的振动滞后于压力 ,而且它们的... 详细信息

本文利用ANSYS软件对受口模入口处周期性振动的压力驱动的非牛顿幂律聚合物熔体在“L”形和“Y”形异型材挤出口模内的三维等温流动进行了研究。研究表明口模内压力和速度均与入口压力同频地振动 ,但速度的振动滞后于压力 ,而且它们的振动都沿挤出方向衰减。当入口压力的振幅增大或频率减小时 ,口模内压力和速度的振幅都增大 ,并且入口压力振幅越大这种现象越明显。振动的引入可以增大熔体的流量 ,其流量随入口压力振幅和频率的增加而增大 ,并且振幅越大、频率越低则流量增加越快。振动的引入可以减小口模内的压力降 ,因此可减少生产中所需能量。

关键词：挤出振动异型材 ANSYS

L型异型材气辅共挤胀大及变形的数值模拟和实验验证

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高分子材料科学与工程 2014年第10期30卷 113-116页

作者：柳和生何建涛黄兴元邓小珍万齐访南昌大学机电工程学院聚合物成型实验室江西南昌330031

以L型双层共挤异型材为研究对象,采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程对该模型进行了三维等温数值模拟,并使用聚丙烯(PP)对该模型进行了实验研究,对比分析了数值模拟结果与实验结果。研究表明,气体以及重力的影响将使气辅共挤异型... 详细信息

以L型双层共挤异型材为研究对象,采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程对该模型进行了三维等温数值模拟,并使用聚丙烯(PP)对该模型进行了实验研究,对比分析了数值模拟结果与实验结果。研究表明,气体以及重力的影响将使气辅共挤异型材制品截面积偏小;数值模拟和实验结果均表明气辅技术能有效减小异型材共挤过程中的挤出胀大和变形,提高共挤异型材制品的质量以及简化异型材共挤口模的设计。

关键词：异型材气辅共挤出挤出胀大数值模拟

振动场作用下聚合物熔体在异型材挤出口模内的前沿推进跟踪

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中国塑料 2003年第12期17卷 62-65页

作者：柳和生吴晓赖家美南昌大学机电工程学院江西南昌330029 武汉科技学院机电工程系湖北武汉430074

利用ANSYS软件对受口模入口处周期性振动的压力驱动的非牛顿幂律聚合物熔体在“L”形异型材挤出口模内的前沿推进过程进行了三维等温数值模拟。求得不同时刻熔体前沿位置 ,从而得到熔体前沿推进过程。通过改变振动参数而重复计算 ,总结... 详细信息

利用ANSYS软件对受口模入口处周期性振动的压力驱动的非牛顿幂律聚合物熔体在“L”形异型材挤出口模内的前沿推进过程进行了三维等温数值模拟。求得不同时刻熔体前沿位置 ,从而得到熔体前沿推进过程。通过改变振动参数而重复计算 ,总结出振动参数对前沿推进的影响规律。结果表明 :在入口压力的振幅恒定时 ,其振频越高 ,则熔体前沿移动越快 ;在振频恒定时 ,随着振幅的提高 ,熔体前沿的推进则先变慢后变快。

关键词：挤出填充过程熔体前沿异型材