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聚合物熔体微尺度剪切黏度测量方法与黏度模型

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机械工程学报 2012年第16期48卷 21-29页

作者：王敏杰田慧卿赵丹阳大连理工大学机械工程学院大连116024

研究微尺度效应下聚合物熔体黏度时,发现不同入口修正方法获得的剪切黏度随特征尺寸变化的规律不同,这对于聚合物微成型理论和技术尤为重要。采用直径分别为1 000μm、500μm、350μm的毛细管口模,在相同试验条件下分别用零口模法和Bag... 详细信息

研究微尺度效应下聚合物熔体黏度时,发现不同入口修正方法获得的剪切黏度随特征尺寸变化的规律不同,这对于聚合物微成型理论和技术尤为重要。采用直径分别为1 000μm、500μm、350μm的毛细管口模,在相同试验条件下分别用零口模法和Bagley法两种入口修正方法,研究高密度聚乙烯(High density polyethylene,HDPE)、短链支化的聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚甲基丙烯酸甲脂(Polymethylmethacrylate,PMMA)和聚苯乙烯(Polystyrene,PS)四种材料的剪切黏度变化规律。结果发现,两种方法获得的PMMA和PS黏度随口模直径变化的规律相反,指出传统入口修正方法在测量微尺度黏度时存在局限。基于入口收敛流动特征,提出一种考虑微尺度效应下压力影响的测量方法,并用该方法给出四种材料剪切黏度随口模直径变化的真实规律。试验剪切速度范围内,四种材料剪切黏度均随口模直径的减小而减小,平均变化幅度为9.9%～38.3%,并从分子结构角度揭示四种材料黏度变化程度不同的机理。基于黏度变化规律,采用唯象性方法建立适用于宏—微观尺度下的黏度模型。试验结果表明该模型的理论预测结果与试验结果平均误差小于3.7%,验证了模型的正确性和有效性。

关键词：聚合物熔体入口修正微通道剪切黏度黏度模型

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聚合物熔体跨尺度挤出过程的黏弹性流变特性

中国机械工程 2021年第12期32卷 1494-1503页

作者：刘奎王敏杰赵丹阳李红霞大连理工大学机械工程学院大连116024

在聚合物熔体微尺度动态黏弹特性实验的基础上,基于分子理论建立了跨尺度挤出过程中的熔体黏弹特性微尺度效应流变模型。流变模型反映了流道特征对黏弹性流动过程应力状态的影响。微尺度效应弱化了熔体的黏弹性流变响应,促进了分子链松... 详细信息

在聚合物熔体微尺度动态黏弹特性实验的基础上,基于分子理论建立了跨尺度挤出过程中的熔体黏弹特性微尺度效应流变模型。流变模型反映了流道特征对黏弹性流动过程应力状态的影响。微尺度效应弱化了熔体的黏弹性流变响应,促进了分子链松弛。模型的微尺度效应通过储能模量和耗能模量的微尺度效应系数及二者的比值表征。微尺度效应系数越小,特征尺度对黏弹特性的影响越显著;黏弹性微尺度效应系数比值越小,特征尺度对松弛过程的影响越明显。

关键词：聚合物熔体黏弹性跨尺度挤出微尺度效应系数流变模型

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聚合物熔体超声辅助加工的研究进展

高分子材料科学与工程 2014年第2期30卷 205-209页

作者：沈丽媛吴宏李姜陈光顺郭少云四川大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

综述了超声波应用在聚合物熔体加工成型过程的相关研究。从超声波对聚合物熔体的物理和化学作用两方面分别阐述超声波辅助加工作用机理,超声波辅助加工能够改善加工性能,增强分子扩散,调控形态结构;超声波产生的力化学作用会诱导大分子... 详细信息

综述了超声波应用在聚合物熔体加工成型过程的相关研究。从超声波对聚合物熔体的物理和化学作用两方面分别阐述超声波辅助加工作用机理,超声波辅助加工能够改善加工性能,增强分子扩散,调控形态结构;超声波产生的力化学作用会诱导大分子链断裂,实现不相容聚合物体系原位增容和非极性聚合物功能化改性(接枝共聚)。展望了超声波在聚合物熔体加工中的工业化前景。

关键词：超声聚合物熔体加工

聚合物熔体流场应力分布的流动双折射测量新方法

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华南理工大学学报（自然科学版） 2010年第11期38卷 17-20,46页

作者：范吉昌彭响方华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心广东广州510640

为了计算聚合物熔体流场的应力分布,文中对传统双折射实验装置进行改进,通过重新合理布置光学元件,提出了一种利用双折射计算流场应力分布的新方法.该方法测量的图像中含有双折射和取向角信息,所得图像在光强最大或最小处的取向角为45,... 详细信息

为了计算聚合物熔体流场的应力分布,文中对传统双折射实验装置进行改进,通过重新合理布置光学元件,提出了一种利用双折射计算流场应力分布的新方法.该方法测量的图像中含有双折射和取向角信息,所得图像在光强最大或最小处的取向角为45,°从而可方便地计算45°等倾线上的剪切应力,克服了传统双折射装置只能用于测量对称流场中对称轴上应力分布的缺陷.文中最后以自制的可视化挤出口模对LDPE1810D材料挤出成型时的流场进行了测量,计算了45°等倾线上的应力分布,结果表明,该方法可以有效测量流场的应力状态.

关键词：聚合物熔体流场应力分布光学测量双折射取向角

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聚合物熔体的非等温平板收缩流动的数值模拟

高分子材料科学与工程 2003年第1期19卷 15-19页

作者：梁志明周持兴俞炜王刚温绍国上海交通大学高分子材料科学与工程系上海200240

用有限元法模拟了 Carreau流体在 4∶ 1平板收缩口模中的非等温挤出流动。采用 3节点的三角形单元对速度、压力和温度进行等阶插值 ,运用特殊的罚函数处理流体的不可压缩条件 ,解决了压力场的数值振荡问题 ,并用改进的 Newton迭代法对... 详细信息

用有限元法模拟了 Carreau流体在 4∶ 1平板收缩口模中的非等温挤出流动。采用 3节点的三角形单元对速度、压力和温度进行等阶插值 ,运用特殊的罚函数处理流体的不可压缩条件 ,解决了压力场的数值振荡问题 ,并用改进的 Newton迭代法对非线性方程进行求解 ,成功地计算了 Carreau流体在平板收缩流动中的速度、压力、粘度以及应力的分布 ,同时得到温度场的分布。计算的应力分布与实验的结果及

关键词：聚合物熔体非等温平板收缩流动数值模拟 Carreau流体有限元罚函数等阶插值

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聚合物熔体粘弹性本构方程

高分子材料科学与工程 2002年第1期18卷 22-25页

作者：柳和生涂志刚熊洪槐南昌大学机电工程学院江西南昌330029

概述了聚合物熔体粘弹性本构方程的发展历程 ,给出了有代表性的线性粘弹性和非线性粘弹性本构方程的各种形式的数学表达式 ,讨论了它们的特点及应用范围。

关键词：本构方程粘弹性聚合物熔体数值模拟

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

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应用基础与工程科学学报 2004年第1期12卷 73-79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江西南昌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... 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。

关键词：聚合物熔体直线型异型材挤出口模三维粘弹流动数值模拟罚函数有限元法

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受限状态聚合物熔体的分子动力学模拟

高等学校化学学报 2007年第5期28卷 992-995页

作者：李奕杰魏东山金熹高韩志超廖琦中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室高分子科学与材料联合实验室中国科学院研究生院北京100039

用粗粒化的分子动力学(MD)模拟方法从分子层次研究了受限于粗糙壁内的聚合物熔体的动力学性质.结果表明,对于链长较短的受限聚合物熔体体系,随着膜厚的增加,体系内部高分子链的松弛时间逐渐减少;然而对于链长较长的受限体系,聚合物链的... 详细信息

用粗粒化的分子动力学(MD)模拟方法从分子层次研究了受限于粗糙壁内的聚合物熔体的动力学性质.结果表明,对于链长较短的受限聚合物熔体体系,随着膜厚的增加,体系内部高分子链的松弛时间逐渐减少;然而对于链长较长的受限体系,聚合物链的松弛时间随着膜厚的增加先减少后增加.推测这种由于链长的变化所引起的动力学性质的差异源自受限熔体内聚合物链聚集状态的改变,并且通过考察交叠参数对这种改变进行了分析.结果表明,在膜厚增加的过程中,决定受限状态高分子长链松弛机理的因素逐渐从受限效应转变成为链间的缠结效应.

关键词：分子动力学模拟聚合物熔体受限状态松弛时间

基于黄金分割法的聚合物熔体黏度模型数据拟合

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机械工程学报 2014年第2期50卷 70-76页

作者：杨晓东李倩申长雨郑州大学橡塑模具国家工程研究中心郑州450002 郑州大学力学与工程科学学院郑州450002

注塑成型加工过程数值模拟广泛使用聚合物熔体的黏度模型,其数据拟合是一项重要工作。为降低传统迭代算法对初值的严苛要求,消除迭代过程中可能出现的病态矩阵现象,提出基于黄金分割法的拟合算法。拟合采用直接搜索法,不需要对目标函数... 详细信息

注塑成型加工过程数值模拟广泛使用聚合物熔体的黏度模型,其数据拟合是一项重要工作。为降低传统迭代算法对初值的严苛要求,消除迭代过程中可能出现的病态矩阵现象,提出基于黄金分割法的拟合算法。拟合采用直接搜索法,不需要对目标函数进行求导运算。搜索过程分轮次进行,每一轮搜索在一组正交的可行方向上依次进行。在每一个可行方向上,利用黄金分割法在一个参数区间内进行一维非线性搜索。搜索区间的持续缩小,以及目标函数值的非增性,保证了算法的收敛性。以当前最优点为中心的搜索方法有利于发现更优的极小点,从而提高拟合精度。此外,针对Cross-Arrhenius黏度模型,给出一套简洁的初值计算公式,可为该模型的各种拟合算法提供合适的初值。算例表明,算法适用的初值范围广,拟合精度高于阻尼Newton法和遗传算法,而且能对其他算法的拟合结果进行二次优化。算例的计算机用时仅需数秒即可。

关键词：聚合物熔体非牛顿流剪切黏度流动数值模拟约束优化