聚合物熔体弛豫时间谱的计算

聚合物熔体弛豫时间谱的计算

一、高聚物熔体松弛时间谱的计算(论文文献综述)

卢京[1](2021)在《成型加工流场中黏弹性高分子熔体流变行为的可视化》文中认为近年来,科学家们相继提出了许多与黏弹性流体的流变行为吻合程度较好的黏弹性本构模型以及数值计算方法,人们开始采用数值计算的方法模拟高分子流体在各种流道内的复杂流变行为。本文采用DCPP和S-MDCPP两种微分黏弹性本构模型模拟了两种聚乙烯熔体在毛细管中的流动情况以及支化聚乙烯熔体在带圆柱的十字交叉流道和两种T形流道中的复杂流变行为,其中DCPP模型借助商业软件Polyflow,采用DEVSS/SU数值计算方法,速度采用二次插值,压力和应力均采用线性插值;而S-MDCPP模型则采用自己的算法和程序,并采用基于有限增量微积分(FIC,Finite Incremental Calculus)方法的压力稳定型分步算法,实现了对速度、压力、应力的等低阶线性插值。首先,借助DCPP模型和S-MDCPP模型对两种聚乙烯熔体在毛细管中的流动情况以及挤出胀大过程进行数值模拟,计算结果给出了挤出流道和口模出口附近大分子的拉伸行为和剪切应力松弛变化的规律,这对揭示高聚物熔体在挤出过程中的复杂流变行为有积极意义。将不同剪切速率下的模拟结果和实验结果进行比较表明:在剪切速率比较低的时候,DCPP模型的计算结果和实验结果比较吻合,当剪切速率超过一定值时,DCPP模型的预测结果开始偏离实验结果。十字交叉流道、圆柱绕流流道都是非牛顿流体力学中非常经典的流道,本文将十字交叉流道和圆柱绕流流道结合起来,研究支化聚乙烯熔体在带圆柱的十字交叉流道内的复杂流变行为,通过验证网格的收敛性以及比较两种模型的预测结果,证明了计算S-MDCPP模型时所采用的等低阶线性单元插值方式和压力稳定型迭代分步算法是可靠的;讨论了带圆柱十字交叉流道中圆柱半径、流入速度以及S-MDCPP模型的本构参数对支化聚乙烯熔体在流道中的复杂流变行为的影响。最后,借助DCPP模型和S-MDCPP模型模拟了支化聚乙烯熔体在两种T形流道(不带方腔和带方腔的T形流道)内的复杂流变行为,将两种模型预测的支化聚乙烯熔体在两种T形流道内的剪切应力第一法向应力差和主链拉伸程度的分布进行了比较,并分析了方腔的存在对聚乙烯熔体流动状态的影响;讨论了入口流速对带方腔的T形流道内自由停滞点位置的影响,以及取向松弛时间与拉伸松弛时间之比r和主链末端支链数q对支化聚乙烯熔体在两种T形流道中流动情况的影响。

江太君[2](2021)在《植物纤维/聚丙烯体系应力松弛时间表征及调控机制研究》文中进行了进一步梳理植物纤维/聚合物复合材料以其优异的物理机械性能、较高的性价比以及绿色低碳的环保特性在包装与相关工业领域得到广泛应用,为解决塑料白色污染、石化资源短缺以及农林废弃物污染问题提供了有效的解决方案。热塑性聚合物复合材料在加工过程中的应力松弛深远地影响并制约着其加工流变行为、制品尺寸精度、成型效率以及模具结构设计。目前还鲜有文献从应力松弛机理与数学模型角度来解析复合材料在加工过程中的应力松弛行为。另一方面,植物纤维/聚合物复合材料的成型工艺还局限于挤出与注塑,不能同时满足高含量植物纤维与异型结构加工的需求,限制了材料的应用范围。本文以植物纤维/聚合物复合材料为研究对象,构建了聚合物及其植物纤维增强体系微观应力松弛的物理模型,推导了不同工况下复合材料熔体应力松弛关键参数的数学表达式。采用转矩流变仪与自制的热机械分析仪对材料在剪切、压缩与弯曲载荷作用下的应力松弛参数进行表征。实验与数学计算结果之间的吻合性验证了理论模型的正确性与可靠性。针对复合材料流动性差的特点设计了在线挤出模压成型工艺来加工异型结构的包装盒盒坯;基于复合材料应力松弛机理与理论模型讨论了该工艺中在线挤出计量与模压成型两个核心工位材料应力松弛的特点及其影响因素,分析了其与材料熔体挤出计量精度、计量稳定性与效率、盒坯翘曲变形量、制品物理机械性能以及产品合格率之间的关系。具体研究内容与主要结论包括以下几个方面。(1)构建了聚合物与植物纤维增强体系应力松弛的微观物理模型,推导了应力松弛时间的数学解析表达式,并从理论角度探索了复合材料应力松弛的微观机理。结果表明:聚合物及其复合材料熔体的剪切应力松弛时间与复合材料的粘度强相关,随重均分子量的升高而上升,分子量分布指数的升高而降低;重均分子量越高,分子量分布指数对应力松弛时间的影响越显着。(2)采用转矩流变仪与指数衰减数学模型实验表征了聚丙烯及其植物纤维增强体系在熔融混炼过程中的剪切应力松弛时间。实验结果验证了物理数学理论模型的准确性与可靠性。结果表明:复合材料熔体剪切应力松弛时间随植物纤维含量呈上抛物线发展趋势,峰值体积分数为20%。纤维的长径比越大,应力松弛时间越长,植物纤维与聚丙烯基体间界面强度的增加会促进体系内应力的传递,降低应力松弛速率,延长应力松弛时间,偶联剂含量的钝化阈值为3 wt%。(3)采用自制的热机械分析仪以甲基硅油为温控介质实验表征了植物纤维/聚丙烯复合材料压缩与弯曲应力松弛时间。实验结果表明:植物纤维增强聚丙烯复合材料在压缩与弯曲过程中的应力过冲相对于转矩流变仪内的剪切应力松弛更加明显。压缩与弯曲应力松弛过程中应力的衰减可分离出快慢两个阶段,第I阶段的应力松弛时间低于第II阶段两个数量级,第I阶段应力衰减幅度是第II阶段的3.5倍,第I阶段应力衰减幅度随着植物纤维含量增加而上升,而第二阶段应力衰减幅度随植物纤维含量的增加而下降。(4)针对植物纤维/聚合物体系流动性差的特点设计了在线挤出模压成型工艺来加工高植物纤维含量复合材料异型包装盒盒坯。基于复合材料剪切应力松弛理论分析了影响该工艺中熔体料坯在线挤出计量过程计量精度、计量稳定性以及计量效率的关键因素。结果表明:复合材料熔体计量质量标准偏差随着聚丙烯熔融指数的增加而降低,随着植物纤维含量的增加先降低后升高,峰谷植物纤维含量在25wt%附近。增加计量筒活塞背压可以降低熔体计量质量标准偏差,当背压超过1.5 MPa在双工位切换时会引起计量不稳定现象,而复合材料熔体料坯的计量效率与熔体计量质量标准偏差值呈负相关。(5)从应力松弛的角度分析了植物纤维/聚丙烯复合材料在线挤出模压成型过程中植物纤维含量、模具温度以及成型工艺参数对包装盒盒坯翘曲变形量、力学性能以及生产效率的影响。对比了在线挤出模压成型工艺与传统两步法注塑成型工艺在高含量植物纤维/聚丙烯复合材料包装盒盒坯加工过程中应力松弛行为、物理机械性能、翘曲变形量以及生产效率等指标的差异。结果表明:在线挤出模压成型工艺加工的植物纤维/聚丙烯复合材料异型结构包装盒盒坯的翘曲变形量相对传统的注塑成型低32.4%,尺寸标准差降低了49.6%。在线挤出模压成型工艺制备的包装盒盒坯的拉伸强度、断裂伸长率与冲击强度指标均优于注塑成型。本论文从聚合物高分子链的微观结构、运动模式以及其与植物纤维的界面作用角度出发构建了植物纤维/聚合物体系应力松弛的微观物理模型与数学理论模型,在此基础上针对高含量植物纤维增强聚合物体系流动性差的特点设计了在线挤出模压成型工艺来加工异型结构包装盒盒坯。提出的理论模型可以用于深入分析并预测复合材料在不同载荷与边界条件下的应力松弛行为,精确调控应力松弛时间,达到间接精确控制加工成型过程中与应力松弛密切相关物理变量精度与稳定性的目的,对提升复合材料制品的加工品质与生产效率具有非常重要的理论与实践指导意义。

罗恒煜[3](2021)在《热塑性弹性体SIS的流变特性研究》文中研究表明高分子材料在成型加工时几乎都是在熔体状态下进行的,而高分子流变学主要研究的是高分子熔体的流动特性以及变形规律。故研究掌握某种高分子材料的流变学特性,将会对这种材料的实际加工成型产生深远的指导意义,使得实际生产高效率化、高质量化。本文主要选取了三种热塑性弹性体SIS1105、SIS1209和SIS5562,借助恒速型双料桶毛细管流变仪RH2000、旋转流变仪ARES-G2、熔体流动指数测试仪和透射电子显微镜(TEM)等研究了它们的流变特性。通过对SIS5562的tanδ VS.T曲线分析,发现除了 PI嵌段和PS嵌段引起的玻璃化转变峰之外,152.5℃附近出现了一个未知的流变响应峰。分析结果表明,SIS5562的微观结构在152.5℃附近并未发生有序-有序转变和/或有序-无序转变。我们提出了粘流转变的观点,并从此观点出发对其特殊的流变行为做出了合理的解释。确定了 SIS1105、SIS1209 和 SIS5562 的粘流转变温度在 180 ℃、170 ℃和 150℃。SIS熔体入口压力降的研究结果表明,相比于零长毛细管法测得的入口压力降,Bagley校正法外推求得的熔体入口压力降可以与挤出样条的光滑挤出形貌、鲨鱼皮现象、螺纹挤出形貌和整体不规则扭曲形貌很好的对应起来。其原因是SIS分子链与毛细管内壁的相互作用在不同剪切速率下发生了变化,从而影响了 SIS熔体入口压力降和挤出形貌的变化。SIS的线性粘弹性研究表明,相比于SIS5562,SIS1105和SIS1209的平台模量GN0和缠结分子量Me的温度依赖性很小;Cole-Cole图、连续松弛时间谱H(τ)和松弛模量G(t)的分析结果表明,SIS熔体表现出两种松弛特性分别对应于PI和PS嵌段。时-温叠加(TTS)分析表明,SIS1105和SIS1209在低频末端区均出现了不同程度的叠加失效,这主要是交变剪切作用的影响使得其微相结构产生不同程度的变形导致的;但SIS5562的TTS曲线几乎没有出现温度依赖性。在SIS熔体粘度半经验方程的求解过程中,首先根据时-温叠加原理将一系列温度下的粘度曲线进行处理,得到了基于零剪切粘度的约化主曲线η/η0~γ·η0和熔体流动速率的约化主曲线η· MFR~γ/MFR。其次,通过三参数Carreau粘度模型、四参数Cross粘度模型和五参数Carreau-Yasuda粘度模型对主曲线进行了拟合研究。最后,综合分析给出了基于零剪切粘度η0和熔体流动速率MFR的半经验方程η=η0·f(γ·η0)和η=[f(γ/MFR)]/MFR。

梁洁[4](2019)在《聚苯乙烯流体松弛时间机理及模型研究》文中研究说明松弛时间是在外力作用下从一个平衡态过渡到另外一个平衡态所需要的时间,是粘弹性材料的基本特性之一。高分子熔体粘弹性的松弛特性,尤其是松弛时间对产品性能有重要的影响,现有高分子材料定型制品具有残余应力大,尺寸精度低,易变形等问题。由于高分子材料结构复杂多变,熔体状态下的应力-应变关系不适应于弹性元件的虎克定律,也不适应于粘性元件的粘滞定律。现还没有公认的完善的粘弹性模型和理论可以很好的模拟粘弹性材料的力学行为和准确的表征松弛时间。所以,高分子粘弹性材料流体状态下松弛时间机理与模型的研究具有广阔前景。本研究以用途广泛的聚苯乙烯(Polystyrene.PS)高分子为研究对象,根据已有实验发现,对PS流体状态下运动机理进行研究。构建聚苯乙烯流体状态下的物理模型,并用数学简析式表达其在外力作用下松弛时间的变化。基于PS分子链结构参数、聚集态结构参数等测量参数基础上,结合外界设定工艺条件,构建PS大分子链流体状态下,表征松弛时间的数学模型。主要研究工作一是进行实验研究,仪器测量表征PS分子链结构、聚集态结构等参数。应用凝胶色谱仪测量8种不同牌号PS的平均分子量,并通过计算重均分子量Mw与数据分子量Mn 比值得到分散度D。应用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对PS进行同一性判别。应用热重分析(TG)与差示扫描量仪(DSC)测量PS的热性能,从而确定不同牌号PS的加工温度区域、结合点(?)的数量、取向度F等。主要研究工作二是根据实验发现,进行理论与模型研究。根据已有实验现象,提出PS流体状态下运动机理假设。构建大分子链流体在外力作用下的物理模型,随着外力作用增大(温度升高、转速升高),分子链段运动状态改变,分子链热运动的能量E、分子链间隙v(自由体积)、分子链段运动单元λ发生变化,松弛时间τ变化。结合对材料科学理论知识的研究,材料的微观结构参数与外力作用条件,构建流体状态下宏观因子松弛时间的数学模型。本研究可以简单快速的表征松弛时间τ的变化,表明松弛时间受众多因素耦合作用。主要研究工作三是应用实验松弛时间对模型进行拟合分析,选择Brabender转矩流变仪密练腔熔融聚苯乙烯测量松弛时间。设定恒定转速n=40r/min。T0=玻璃化温度Tg+100℃,实验温度区域范围T0℃~(T0+20)℃,△T=5℃,做温度单因素实验。设定恒定温度为T0℃,选定转速n ∈(30 r/min-60 r/min),An=10 r/min,做转速单因素实验。得到不同实验条件下的松弛时间,将数学模型与实际测量值相比较,有较好的拟合效果。本研究物理数学模型可以指导高分子材料设计和成型工艺制定,使其各运动单元在流体状态下完全恢复,减少残余应力,提高固化成型后的产品的综合性能和尺寸精度。本研究方法同样适用于其他高分子材料,对于高分子材料的发展具有重要意义。

罗智[5](2017)在《基于黏弹性的IC塑封过程耦合变形的机理研究》文中提出在IC芯片封装成型过程中,由于封装熔体充填流动与IC芯片的热流固耦合作用使IC芯片产生耦合变形,这会严重影响IC芯片的性能。然而,如何准确预测和精密控制IC芯片的热流固耦合变形至今仍是IC芯片封装成型亟待解决的工程技术难题。国际上现有的基于纯黏性牛顿流体的热流固耦合变形预测理论难以准确描述IC芯片的热流固耦合变形形成机理,为此研究建立真实描述黏弹性熔体与IC芯片的黏弹性热流固耦合效应产生的变形的形成机理理论模型对于预测和精密控制IC芯片的热流固耦合变形显得尤为重要。而至今这一科学问题仍未得到解决,为此本文开展了这一科学问题的理论研究,并以此研究建立了IC芯片的黏弹性热流固耦合变形形成过程的虚拟仿真技术。本文构建了黏弹性热流固耦合变形与黏弹性流变性能参数和过程工艺参数的关联理论,揭示了黏弹性热流固耦合变形形成机理,使IC封塑成型工艺与模具的设计做到“有章可循”,为实现IC封塑成型加工从“摸索制造”到以科学求质量、以技术保成功的“全流程综合控制的工业化科学制造”的飞跃转变奠定了科学的理论基础。黏弹性和纯黏性熔体IC封塑成型过程的对比分析研究结果表明黏弹性熔体和IC芯片热流固耦合效应与纯黏性熔体和IC芯片热流固耦合效应有着本质的差异,研究黏弹性熔体与IC芯片的热流固耦合作用机制,探讨IC芯片在黏弹性熔体与IC芯片热流固耦合压力场、温度场和应力场的多场协同作用下的变形机制是准确预测IC芯片热流固耦合变形和研发IC芯片热流固耦合变形精密控形技术的理论前提。本文基于PTT黏弹性本构模型,研究建立了准确描述IC封塑成型过程中黏弹性熔体充填流动与IC芯片固体热流固耦合效应及其IC芯片黏弹性热流固多场耦合作用变形理论模型,并以此研究建立了IC芯片的黏弹性热流固耦合变形形成过程的虚拟仿真技术,为揭示聚合物黏弹性熔体填充环境下IC芯片的变形机制提供了理论支撑。研究建立了黏弹性热流固耦合变形与黏弹性流变性能参数和过程工艺参数的关联理论,IC芯片的热流固耦合变形随填充熔体参考黏度、黏度比、注射速度的增大而增大,而随熔体松弛时间和模壁温度的增大而减小。研究发现聚合物熔体的黏弹特性对IC芯片热流固耦合变形形成的本质影响是减小了IC芯片上下表面的热流固耦合压力差和黏弹性熔体的流动正应力对IC芯片形成了弹性支撑约束作用,从而导致黏弹性熔体充填流动诱发的IC芯片热流固耦合变形明显小于纯黏性牛顿熔体充填流动诱发的IC芯片热流固耦合变形。研究发现黏弹性熔体与IC芯片热流固耦合变形的主控参数是IC芯片上下表面的热流固耦合压力差,黏弹性熔体与IC芯片共轭耦合传热诱发的不均匀温度场对IC芯片热流固耦合变形起促进作用,其促进作用随着熔体充填流动时间增大而增强,而黏弹性熔体的流动正应力场对IC芯片热流固耦合变形起抑制作用,其抑制作用随着熔体充填流动时间增大而减弱。

刘畅辉[6](2016)在《复杂薄壁件熔模铸造误差流建模与稳健控制方法研究》文中进行了进一步梳理熔模铸造(Investment Casting,IC)作为一种整体成型的重要方法,被广泛的使用在航空航天、国防、船舶、汽车等工业关键零部件,尤其是航空发动机机匣、涡轮叶片等核心构件的生产制造中。但随着各国此类工业的不断发展,关键零部件逐步向高精度、复杂化、薄壁化、整体化的方向发展,这给熔模铸造的精度控制提出了更高的要求。研究复杂薄壁件熔模铸造过程误差建模以及工艺稳健控制方法,能有效提高最终铸件的精度,对提高我国工业水平有重大意义。熔模铸造工序复杂、工艺参数众多,其主要过程包括了熔模制备、型壳制备和铸件浇注。这些主要过程还包含了更多的细分阶段,每一个阶段都对最终铸件的尺寸精度产生影响。目前着眼于单阶段尺寸变形的研究,难以根据最初模具的尺寸及误差预测出最终铸件的尺寸及误差情况。因此,要综合考虑全过程各阶段对最终铸件精度的影响。误差流(Stream of Variation,SoV)方法,是在传统机械加工中,从误差产生的原因出发,考虑误差在不同工序中的传递与累积效应,并对这种效应采用数学解析的方式进行描述的方法。这种方法能够简洁地描述长工序过程中误差的产生、传递和累积现象,从而方便工程人员对最终产品的尺寸质量提出控制方法。而熔模铸造也是一个长流程、多工序的过程,整个过程中也存在着误差的传递与累积现象,因此SoV方法值得借鉴。本文将误差流的方法引入到熔模铸造过程中,从各阶段尺寸误差产生的机理入手,结合各阶段的测试试验,分析了各阶段尺寸误差的多源异类误差源,确定了主要误差源并构建了主要误差源与尺寸误差之间的数学关系。对熔模铸造全过程的误差的传递与累积进行了数学描述,建立了全过程误差流模型。并结合熔模铸造过程多输入多输出的特点,提出了基于熔模铸造误差流模型的稳健控制方法。最终将全过程误差流模型和稳健控制方法运用到复杂薄壁特征件的实际生产中,使最终铸件的精度由CT6提高到CT3。本文的研究内容及创新成果如下:(1)多源异类误差源与尺寸误差影响关系的研究本文阐明了各阶段误差的形成机理,并结合各阶段测试试验,分析了各个阶段引起尺寸变形的多源异类误差源,并对这些因素中的主要随机因素进行了梳理,明确了熔模铸造过程中各阶段的主要误差源包括保压压力、保压时间、存放温度、存放时间、型壳厚度、脱蜡时间、焙烧温度、保温时间以及浇注温度等工艺参数的波动。最后,通过定义误差矢量、尺寸变化率,从尺寸变化率与误差源的定量关系出发进行推导,建立了多源异类误差源与尺寸误差之间的数学表达式,为熔模铸造全过程误差流建模奠定基础。(2)熔模铸造全过程误差流建模针对熔模铸造过程中误差传递和累积的现象,本文通过定义状态矢量、尺寸变化中心等,构建了全过程误差流建模的数学条件,然后对熔模铸造全过程中的误差传递与累积进行了数学推导,建立了全过程误差流模型,实现了熔模铸造过程误差的定量计算。最终将该方法运用于复杂薄壁特征件熔模铸造实例的尺寸精度预测中,铸件关键尺寸的波动预测值比实际值小0.2237mm,关键尺寸均值的预测值比实际均值只小0.0296mm,证明了该方法的有效性。(3)基于熔模铸造全过程误差流模型的工艺稳健控制本文针对熔模铸造过程工序流程长、工艺参数繁多、各响应之间存在干涉的特点,研究了工艺参数在微小范围内波动时,零件几何尺寸的波动特性,提出了基于熔模铸造全过程误差流模型的工艺稳健控制方法。该方法通过控制熔模铸造过程中误差贡献高的阶段与参数,并通过基于满意度函数的多响应极差稳健优化方法,权衡了各尺寸的稳健性,计算出整体最为稳健的压蜡和存放阶段的工艺参数,使得最终复杂薄壁特征件铸件最大外环直径和壁厚的波动分别减小了0.6mm和0.14mm,在较小优化规模的前提下实现了熔模铸造过程多响应的稳健优化。(4)熔模铸造误差流模型的应用与全过程尺寸变形规律的总结与分析基于全过程误差流模型,本文在参数波动方向可控的理想情况下,通过调整工艺参数设计水平及其波动方向,对最终铸件均值和波动进行了调整。然后结合计算机辅助方法,提出了基于全过程误差流模型的模具设计及修改方法,并就复杂薄壁特征件重新开模进行了全过程熔模铸造试验,最终铸件关键尺寸的均值与目标均值的差值小于0.55mm,证明了该方法的有效性,从而为实际生产过程中模具的设计与修改提供了指导。最后,基于复杂薄壁件的熔模铸造试验,总结全过程尺寸变化规律,揭示了薄壁、变截面效应及不同阶段不同对象间的相互作用对尺寸变形的影响。本文针对复杂薄壁铸件熔模铸造过程中熔模制备、型壳制备、铸件浇注等主要阶段,通过变形机理分析与试验相结合的方法,在各阶段误差的产生以及全过程误差的传递与累积等方面做了一些探索性研究,建立了熔模铸造全过程误差流模型,使复杂薄壁铸件精度控制由定性分析向定量控制发展,并形成了基于全过程误差流模型的模具设计及修改方法和工艺稳健控制方法,为复杂薄壁铸件熔模铸造的精度控制提供了新的思路与新的方法。

胡长旭[7](2014)在《聚乙烯熔体黏弹性流变行为数值模拟和实验研究》文中研究指明随着计算机技术的快速发展,计算机辅助设计(CAD)和有限元方法(FEM)被广泛用来研究聚合物流体的复杂黏弹性流变行为和复杂流道的设计。因此,本研究将借助数值模拟这一强大工具来研究聚乙烯熔体在不同流道中的复杂黏弹性流变行为,为发展新的本构理论和指导高分子材料的成型加工提供科学依据。另外,使用双筒毛细管流变仪研究聚乙烯熔体的不稳定流动现象,进而探索其产生机理。一方面,本研究主要运用基于Pom-Pom分子理论的黏弹性本构模型(DCPP和S-MDCPP)研究聚乙烯熔体通过三种不同流道(平面收缩流道、圆柱绕流道和十字交叉流道)的复杂黏弹性流变行为,其中DCPP模型的预测结果是使用Polyflow软件获得的,而S-MDCPP模型则用自己编制的程序进行计算。在数值计算过程中,基于有限增量微积分(FIC)过程得到压力稳定的迭代分步算法框架下,用等低阶插值单元求解流场的速度-压力-应力;为了解决本构方程的对流占优问题,我们使用了DEVSS/SU技术。(1)通过比较三种不同流道的数值结果和Verbeeten报道的实验结果得出:上述两种本构模型均能较好地描述LDPE熔体的复杂黏弹性流变行为,但S-MDCPP模型的预测结果与实验结果吻合较好,要优于DCPP模型。随后,讨论了Weissenberg数和S-MDCPP模型中本构参数(q、r和ξ)对LDPE熔体复杂流变行为的影响。(2)在十字交叉黏弹流的分析中,建立了支化高分子主链拉伸与宏观流动时间的定量数学模型,将微观分子的主链拉伸和宏观的流场流动时间以及分子的本征拉伸松弛时间关联起来,有助于定量分析大分子的拉伸行为和松弛机理。另一方面,熔体的不稳定流动现象不仅影响制品的使用性能,还降低产品的生产效率。聚合物的微观结构决定其性能,不同的聚乙烯熔体表现出不同的不稳定流动现象,如LLDPE熔体的表观形貌表现出:光滑区“鲨鱼皮”“螺纹”状“粘-滑”转变区第二挤出光滑区熔体破裂;而LDPE熔体的表观形貌则表现出:光滑区“粘-滑”转变区熔体破裂。结果表明:与LLDPE熔体相比,LDPE既没有“鲨鱼皮”现象,也没有第二挤出光滑区。总之,聚合物熔体的复杂流动导致其分子链构象产生变化,进而表现出不同的复杂流变行为。因此,研究聚合物熔体的拓扑结构与其复杂流变行为的关系,不仅有助于发展新的本构理论和探索熔体不稳定流动的产生机理,还对优化工艺条件、模具结构设计和提高产品生产效率有着重要的科学指导意义。

陈晓勇[8](2012)在《四氟乙烯基热塑性含氟高分子流变行为与加工性能研究》文中研究说明含氟高分子,特别是全氟离子聚合物,是太空、能源、国防等核心基础和战略尖端行业不可或缺的高性能材料,因此一直是各国重点开发和研究的对象。随着资源枯竭忧虑加深和能源供应日趋紧张,国际社会对含氟高分子的关注急剧升温,科研与工业部门迫切希望更充分、全面地掌握含氟高分子微观结构与宏观性能之间的关系(构效关系),为含氟高分子的生产、加工提供准确可靠指导,从而使其能更好地满足上述重要经济部门和行业的需要,也为含氟高分子成型及产品性能优化提供理论依据。考察物质构效关系的手段众多,流变学即为其中重要、有力且操作方便的一种。流变学研究方法具有宏观统计的特征,材料流变行为与其内部结构、加工特性及宏观性能有着千丝万缕的联系,因此本论文通过线性粘弹性、傅里叶变换流变学(FTR)、加工流变学对四氟乙烯基热塑性含氟高分子(聚全氟乙丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯交替共聚物(ETFE)和全氟磺酰氟树脂(全氟磺酸离子交换树脂前驱体,PFSF)的加工性能、流动行为和微观结构之间的关系进行了系统研究,以期为四氟乙烯基热塑性含氟高分子的加工成型和流动行为模拟及预测提供实验支持,从而为控制、优化此类含氟高分子的生产及调控终端产品性能提供指导依据。本论文主要研究内容如下:1.研究了FEP、ETFE和PFSF的高速挤出流动行为。分别确定了上述三种含氟高分子的稳定流动区和粘度的剪切速率、温度、分子参数依赖性,同时对剪切粘度进行了模型拟合和数值分析;报道了上述三种含氟高分子的拉伸流变性质及其在稳定区外的流动和熔体破裂(及相应临界应力值);考察了氟含量对直链(线形)四氟乙烯基含氟高分子加工性能的影响。结果发现:1)FEP高速挤出时稳定流动区非常窄(335°C下<86s-1),加工性能极差。证实了FEP加工性能“低劣”的深层原因是FEP分子链中F原子的大尺寸(相对于H原子)和C-F键的强极性(相对于C-H键)所引起的含氟分子链间独特的强相互作用,这使得FEP分子具有较强的链刚性,在剪切流动过程中应力难以耗散而迅速累积达到熔体破裂临界应力以致极早出现不稳定流动;2)与FEP相比,ETFE稳定流动区宽、加工性能优异。通过比较FEP、ETFE和PE(聚乙烯)等的高速挤出流动行为,发现氟含量增加将导致直链四氟乙烯基含氟高分子稳定流动区变窄、熔体破裂临界应力降低;3)加工流变学能灵敏、准确地评价PFSF的加工性能并反映PFSF分子参数对加工性能的影响——窄MWD(分子量分布)PFSF(nPFSF)剪切粘度高但随剪切速率增大而急剧下降;而宽MWD PFSF(wPFSF)剪切粘度低但粘度下降先慢后快;nPFSF熔体弹性大、临界应力极低(280°C时也仅为0.07MPa,远低于通用高分子和其他含氟聚合物熔体的响应值),熔体破裂极早,而wPFSF的熔体弹性仅为nPFSF树脂的1/5,稳定流动区宽,加工性能好。2.研究了FEP、ETFE和PFSF的动态振荡剪切流变性质(线性粘弹性)。发现各四氟乙烯基热塑性含氟高分子具热流变简单性,构建了各四氟乙烯基热塑性含氟高分子的动态模量主曲线,通过更具鲁棒性的数值方法——普适正则算法(generalized regularization method)获得了松弛时间谱。结果发现松弛时间谱能全面、准确地表征三种含氟高分子的流动行为,阐明分子结构对流动行为的影响。3.首次研究了四氟乙烯基热塑性含氟高分子(FEP、ETFE和PFSF)的非线性动态流变学。非线性动态流变学能灵敏地区分含氟高分子结构,并跟踪其对外部流场的响应。研究表明含氟高分子的非线性动态流变行为与非氟高分子有许多不同。首次发现在本文实验条件下无论是全氟高分子(FEP、PFSF),还是部分含氟高分子(ETFE),其非线性条件下的I31(3次谐波相对强度)是应变的线性函数,而相应报道的非氟高分子的I31为应变的二次幂函数;基于Whilhelm非线性动态流变模型推出ETFE非线性粘弹性起始的临界应变为0.17,而PFSF-A、B和C树脂对应的临界应变分别为0.28、0.32和0.42。同种树脂较大的临界应变说明加工性好、抵抗破坏能力强,这从侧面说明非线性动态流变学可以用来评估含氟高分子的加工性能;实验显示PFSF的非线性强度与MW、MWD的关系与非氟高分子不同,当MW降低、MWD变窄时,非线性强度反而变大,具体原因尚在研究中。同时发现PFSF无应变Q系数(Q0系数)的频率函数在0.5Hz处有一个极大值,与线性粘弹模量函数的等模量(G’=G’’)交点频率不一致,这可能是PFSF的磺酰氟支链松弛或者测试过程中PFSF变质(交联或降解)所致,具体情形还有待进一步的实验验证。

范吉昌[9](2012)在《聚乙烯熔体在突变收敛流道挤出口模内流变行为双折射理论与实验研究》文中研究表明挤出成型是塑料成型加工的重要方法之一,几乎所有的热塑性塑料都可以用挤出成型方法来加工,因此它在塑料成型加工中占有重要的地位。电磁动态塑化挤出机首次将振动力场引入到聚合物挤出全过程,振动力场的引入对聚合物塑化挤出过程和熔体流变行为产生了重大影响。掌握聚合物熔体在挤出机口模内的流变行为,对于合理设计成型工艺参数、制备性能优异的制品具有重要指导意义。因而借助于可视化技术手段,真实的描述聚合物熔体在动态挤出成型条件下口模内的流动情况,了解聚合物熔体对振动力场的响应规律,对研究电磁动态塑化挤出机的成型机理具有重要的科学与现实意义。据此,本文主要作了以下几方面的工作:首先,介绍了应用流动双折射方法研究聚合物熔体流变性能的基本原理,说明了应力光学系数的科学意义及其计算方法。在计算流场剪切应力方面,提出一种新的流动双折射测量方法。通过重新合理地布置装置中的光学元件,使得测量的条纹图中既有等差线信息,同时又包含取向角信息,从而根据应力光学定律对应力分布进行计算。其次,对三种商业聚乙烯材料的流变性能进行了表征,分析了三种材料的流变响应特性。应用高压毛细管流变仪测量了熔体在不同长径比口模下稳态剪切流动时的流变特性,根据Cogswell模型计算了三种聚乙烯熔体的拉伸粘度;应用高温凝胶色谱仪测定了材料的相对分子量及其分布;应用旋转流变仪测量了三种商业聚乙烯材料的流变性能,并通过Matlab编程,运用非线性拟合方法计算了材料的离散松弛时间谱。然后,根据熔体狭缝口模入口区的压力分布特点建立了入口长度模型,并根据稳态实验数据计算了不同条件下的入口长度;同时,应用双折射测量装置,在装有突变收缩流道口模的电磁振动塑化挤出机上进行了稳态挤出双折射实验,测量了不同加工条件的入口长度,验证了入口长度模型的可行性;应用粒子图像测速(PIV)技术测量了流场的速度分布,计算了熔体的表观拉伸粘度,并与Cogswell模型的计算结果进行了比较。最后,对三种聚合物进行了动态挤出实验分析。应用压力传感器测量了熔体在挤出机口模内沿流动方向的压力降,通过即得即测的方法测量熔体挤出速率,计算了熔体在振动条件下的瞬时剪切粘度,讨论了振动条件对流场应力分布、挤出成型压力及挤出速率等参数的影响;应用流动双折射实验装置,测得聚合物熔体在振动挤出过程中的双折射条纹图,得到了在不同振动条件下的流动双折射图谱,分析了相应流场的应力状态,计算了流场对称轴上的拉伸应力,分析了振动条件对熔体拉伸应力的影响。

栗雪娟,欧阳洁,李强,麦宏晏[10](2011)在《高聚物离散松弛时间谱计算的CMPSO方法》文中研究表明在广义Maxwell模型基础上,基于聚合物熔体储能模量和耗能模量数据,建立了计算离散松弛时间谱的优化模型.为了改善标准粒子群(Particle SwarmOptimizer,PSO)算法的缺点以用于计算离散松弛时间谱,提出了基于混沌映射和非线性惯性权重改进的粒子群方法(Chaos Modified PSO,CMPSO).首先通过算例检验了CMPSO算法的有效性.通过和文献结果比较,表明其精度均比文献结果高一个数量级.其次对Maxwell模态数的分析表明其取值在大于4以后,对计算结果影响不大.最后,通过结果分析确定出最优Maxwell模态数.在最优模态数情况下,储能模量和耗能模量的拟合数据与实验数据吻合较好,并采用最小二乘线性回归法验证了离散松弛时间谱的正确性.

二、高聚物熔体松弛时间谱的计算(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、高聚物熔体松弛时间谱的计算(论文提纲范文)

(1)成型加工流场中黏弹性高分子熔体流变行为的可视化(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 高分子材料
    1.2 高分子熔体流动的基本概念
    1.3 高分子流体中的奇异现象
        1.3.1 挤出胀大现象
        1.3.2 Weissenberg现象
        1.3.3 无管虹吸现象
        1.3.4 剪切变稀现象
        1.3.5 壁面滑移现象
        1.3.6 不稳定流动和熔体破裂
        1.3.7 次级流动
    1.4 流体力学中的测试方法
        1.4.1 毛细管流变仪
        1.4.2 锥-板型转子流变仪
        1.4.3 RME拉伸流变仪
        1.4.4 应力测试装置
        1.4.5 速度测量装置
    1.5 数值模拟方法的应用
    1.6 可视化技术
    1.7 Polyflow简介及其在加工中的作用
    1.8 本文的主要研究内容
第二章 高分子熔体流动过程中的数学模型和数值方法
    2.1 黏弹性流动控制方程
        2.1.1 连续性方程—质量守恒定律
        2.1.2 运动方程—动量守恒定律
    2.2 非牛顿粘性流体本构模型
        2.2.1 Power law幂律模型
        2.2.2 Carreau模型
        2.2.3 Cross模型
    2.3 非牛顿黏弹性流体本构模型
        2.3.1 微分型本构方程
        2.3.1.1 Maxwell模型
        2.3.1.2 White-Metzner模型
        2.3.1.3 UCM模型
        2.3.1.4 Oldroyd-B模型
        2.3.1.5 PTT(Phan-Thien-Tanner)模型
        2.3.1.6 Giesekus模型
        2.3.1.7 Pom-Pom模型
        2.3.1.8 XPP(e Xtended Pom-Pom)模型
        2.3.1.9 DCPP(Double Convected Pom-Pom)模型
        2.3.1.10 MDCPP模型
        2.3.1.11 S-MDCPP模型
        2.3.2 积分型本构方程
        2.3.2.1 K-BKZ(Kaye-Bernstein-Kearsley-Zapas)模型
        2.3.2.2 MSF(Molecular-Stress-Function)模型
        2.3.3 多模式微分黏弹性模型
    2.4 数值算法
        2.4.1 基于FIC的压力稳定化算法
        2.4.2 SU/SUPG方法
        2.4.3 EVSS/DEVSS方法
第三章 毛细管中聚乙烯熔体流动的数值模拟与实验
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原材料
        3.2.2 实验仪器
    3.3 数值模拟
        3.3.1 几何模型
        3.3.2 数学模型
        3.3.3 材料参数
        3.3.4 本构方程
        3.3.5 计算方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 数值模拟结果
        3.4.1.1 速度比较
        3.4.1.2 应力比较
        3.4.1.3 主链拉伸比较
        3.4.2 与实验结果的比较
        3.4.2.1 挤出胀大比
        3.4.2.2 壁面剪切应力和挤出压力
    3.5 本章小结
第四章 带圆柱十字交叉流道中聚乙烯熔体流变行为的数值模拟
    4.1 引言
    4.2 带圆柱十字交叉流道问题的数值模拟
        4.2.1 几何模型
        4.2.2 本构方程
        4.2.3 材料参数
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 计算过程的收敛性
        4.3.2 数值模拟的结果分析
        4.3.3 圆柱半径对聚乙烯熔体流动情况的影响
        4.3.4 流入速度对聚乙烯熔体流动情况的影响
        4.3.5 S-MDCPP模型的本构参数对聚乙烯熔体流动情况的影响
        4.3.5.1 取向松弛时间与拉伸松弛时间之比r的影响
        4.3.5.2 主链末端支链数q的影响
    4.4 本章小结
第五章 T形流道中聚乙烯熔体流变行为的数值模拟
    5.1 引言
    5.2 T形流道(带方腔和不带方腔)的数值模拟
        5.2.1 几何模型
        5.2.2 本构方程
        5.2.3 材料参数
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 数值模拟结果
        5.3.2 流速对聚乙烯熔体流动情况的影响
        5.3.3 S-MDCPP模型本构参数对聚乙烯熔体流动情况的影响
        5.3.3.1 取向松弛时间与拉伸松弛时间之比r的影响
        5.3.2.2 主链末端支链数q的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
授权和申请专利情况

(2)植物纤维/聚丙烯体系应力松弛时间表征及调控机制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 植物纤维/聚烯烃复合材料的特点及应用
    1.2 植物纤维/聚丙烯复合材料的加工与性能
    1.3 聚合物加工成型过程的应力松弛
        1.3.1 聚合物材料应力松弛特点
        1.3.2 聚合物的静态应力松弛过程
        1.3.3 聚合物材料动态应力松弛过程
    1.4 聚合物复杂体系应力松弛的机理与理论模型
        1.4.1 Maxwell模型
        1.4.2 Carreau模型
        1.4.3 Rouse模型
        1.4.4 Zimm模型
        1.4.5 爬杆模型
        1.4.6 其他应力松弛模型
    1.5 应力松弛时间的表征
        1.5.1 静态应力松弛时间的表征
        1.5.2 动态应力松弛时间的表征
        1.5.3 应力松弛时间的间接表征
    1.6 聚合物的低温加工成型工艺
    1.7 研究目的、意义、关键科学问题及内容
        1.7.1 研究目的
        1.7.2 研究意义
        1.7.3 拟解决的关键科学问题
        1.7.4 研究内容
第二章 聚丙烯熔体应力松弛模型与实验表征
    2.1 引言
    2.2 应力松弛时间理论分析
        2.2.1 聚丙烯高分子链在剪切场中应力松弛过程
        2.2.2 剪切应力松弛物理模型
        2.2.3 分子量、分子量分布与熔融指数
        2.2.4 应力松弛时间的剪切速率依赖性
        2.2.5 应力松弛时间的温度依赖性
        2.2.6 转矩流变仪密炼腔内熔体的剪切流变特性
    2.3 实验
        2.3.1 实验材料
        2.3.2 实验仪器
        2.3.3 基于GPC的聚丙烯分子量及分子量分布的表征
        2.3.4 基于熔融指数的聚丙烯分子量及分子量分布的计算与表征
        2.3.5 基于挤出毛细管流变仪的剪切粘度表征
        2.3.6 基于转矩流变仪的剪切应力松弛时间表征
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 DTBP含量与重均分子量关系的理论验证
        2.4.2 剪切粘度与重均分子量的理论定量关系
        2.4.3 重均分子量及其分布与剪切应力松弛时间关系的理论验证
        2.4.4 剪切速率及熔体压力与剪切应力松弛时间的关系
        2.4.5 加工温度与剪切应力松弛时间关系的理论验证
    2.5 本章小结
第三章 植物纤维/聚丙烯体系应力松弛模型与实验表征
    3.1 引言
    3.2 应力松弛时间理论分析
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 应力松弛时间与纤维形态
        3.2.3 应力松弛时间与界面强度
    3.3 实验
        3.3.1 实验材料
        3.3.2 实验仪器
        3.3.3 植物纤维/聚丙烯复合材料颗粒制备
        3.3.4 剪切应力松弛时间表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 剑麻纤维含量及形态与剪切应力松弛时间关系的理论验证
        3.4.2 竹纤维含量及形态与剪切应力松弛时间的关系
        3.4.3 界面强度与剪切应力松弛时间的理论验证
        3.4.4 转子转速与剪切应力松弛参数的关系
        3.4.5 加工温度与剪切应力松弛时间的关系
    3.5 本章小结
第四章 竹纤维/聚丙烯体系受压应力松弛时间表征
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 植物纤维/聚丙烯复合材料颗粒制备
        4.2.4 压缩/弯曲应力松弛试样制备
        4.2.5 压缩/弯曲应力松弛时间表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 剪切与压缩应力松弛的特征
        4.3.2 竹纤维含量与压缩应力松弛参数的关系
        4.3.3 界面强度与压缩应力松弛参数的关系
        4.3.4 加压方式与压缩应力松弛参数的关系
        4.3.5 加压速度与压缩应力松弛时间的关系
        4.3.6 加工温度与压缩应力松弛时间的关系
    4.4 本章小结
第五章 复合材料熔体挤出计量过程应力松弛与精度调控
    5.1 引言
    5.2 实验
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 实验仪器与设备
        5.2.3 熔体挤出计量精度测量
        5.2.4 料坯密度的测量
        5.2.5 料坯计量效率的测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 在线挤出计量过程熔体的应力松弛
        5.3.2 聚丙烯熔融指数与计量精度与效率的关系
        5.3.3 植物纤维含量与计量精度与效率的关系
        5.3.4 熔体压力与计量精度与效率的关系
        5.3.5 计量筒温度与计量精度与效率的关系
        5.3.6 活塞背压与计量精度与料坯密度的关系
        5.3.7 双工位切换时间与计量精度及熔体料坯合格率的关系
    5.4 本章小结
第六章 竹纤维/聚丙烯复合材料应力松弛与盒坯物理性能
    6.1 引言
    6.2 实验
        6.2.1 实验材料
        6.2.2 实验仪器与设备
        6.2.3 在线挤出模压成型工艺
        6.2.4 两步法注塑成型工艺
        6.2.5 模压成型过程压力监测
        6.2.6 翘曲变形量的测量
        6.2.7 力学性能测试
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 模压成型过程熔体的应力松弛
        6.3.2 应力松弛时间与制品翘曲变形量的关系
        6.3.3 应力松弛行为与制品力学强度的关系
        6.3.4 成型工艺与翘曲变形量的关系
        6.3.5 加压工艺参数与翘曲变形量及成型效率的关系
        6.3.6 模具温度与翘曲变形量与成型效率的关系
    6.4 本章小节
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 不足与展望
参考文献
攻读学位期间主要的研究成果
致谢

(3)热塑性弹性体SIS的流变特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 高分子流变学的分类
    1.2 流变学检测方法和流变检测仪器
        1.2.1 检测方法
        1.2.2 检测仪器
    1.3 热塑性弹性体简介
    1.4 嵌段共聚物的流变特性研究
    1.5 课题的提出、内容和意义
第二章 实验部分
    2.1 实验仪器
    2.2 实验原料
    2.3 样品制备
    2.4 实验表征
        2.4.1 流变学测试
        2.4.2 小角X射线散射(SAXS)
        2.4.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.4.4 偏光显微镜
        2.4.5 分子量测量(GPC)
        2.4.6 熔体流动速率的测试队(MFR)
第三章 SIS的粘-流转变研究
    3.1 SIS5562的温度扫描谱
    3.2 SIS5562的微观结构表征
    3.3 SIS5562的时间-温度叠加谱
    3.4 logG' vs. logG"曲线(Han图)
    3.5 logG' vs. T曲线
    3.6 SIS5562的流动曲线
    3.7 SIS5562的剪切粘度曲线
    3.8 G'和G"的频率依赖性
    3.9 SIS5562的松弛模量G(t)的分析
    3.10 粘流转变的普遍性验证
    3.11 粘流转变的微观机理总结
    3.12 本章小结
第四章 SIS熔体的入口压力降研究
    4.1 入口压力降ΔPent的温度依赖性
    4.2 Bagley校正法求取SIS熔体的入口压力降
    4.3 两种方法求取SIS熔体的入口压力降对比研究
        4.3.1 SIS1105的入口压力降对比研究
        4.3.2 SIS1209的入口压力降对比研究
        4.3.3 SIS5562的入口压力降对比研究
    4.4 本章小结
第五章 SIS的线性粘弹性研究
    5.1 温度对SIS线性粘弹区的影响
    5.2 温度对平台模量G_N~0和缠结分子量M_e的影响
        5.2.1 平台模量G_N~0和缠结分子量M_e的计算方法
        5.2.2 SIS1105的平台模量G_N~0和缠结分子量M_e
        5.2.3 SIS1209的平台模量G_N~0和缠结分子量M_e
        5.2.4 SIS5562的平台模量G_N~0和缠结分子量M_e
    5.3 SIS的动态粘度η'和损耗粘度η"的分析
    5.4 Cole - Cole图分析
    5.5 SIS的时间-温度叠加谱的研究
        5.5.1 SIS1105的时间-温度叠加
        5.5.2 SIS1209的时间-温度叠加
        5.5.3 SIS5562的时间-温度叠加
    5.6 SIS的松弛时间谱
        5.6.1 SIS1105的连续松弛时间谱
        5.6.2 SIS1209的连续松弛时间谱
        5.6.3 SIS5562的连续松弛时间谱
    5.7 SIS的应力松弛现象研究
        5.7.1 SIS1105的应力松弛现象
        5.7.2 SIS1209的应力松弛现象
        5.7.3 SIS5562的应力松弛现象
    5.8 本章小结
第六章 SIS熔体粘度的半经验方程求解
    6.1 约化主曲线η/η_0~(?)·η_0和η·MFR~(?)/MFR的介绍
    6.2 粘度模型介绍
    6.3 基于Carreau粘度模型求取零剪切粘度
        6.3.1 SIS1105的零剪切粘度
        6.3.2 SIS1209的零剪切粘度
        6.3.3 SIS5562的零剪切粘度
    6.4 基于零剪切粘度η_0的约化主曲线
    6.5 约化主曲线η/η_0~(?)·η_0的拟合
    6.6 温度对熔体流动速率MFR的影响
    6.7 基于熔体流动指数MFR的约化主曲线
    6.8 约化主曲线η·MFR~(?)/MFR的拟合
    6.9 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

(4)聚苯乙烯流体松弛时间机理及模型研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 粘弹性的本构模型
        1.2.1 基本元件
        1.2.2 Maxwell粘簧串联模型
        1.2.3 Kelvin并联模型
    1.3 粘弹性基础机理
        1.3.1 时间-温度叠加原理
        1.3.2 爬行理论
        1.3.3 缠结理论
        1.3.4 标准线性实体模型
        1.3.5 Burgers模型
    1.4 国内外研究现状
    1.5 研究目的和意义
    1.6 创新点
第二章 实验研究
    2.1 前言
    2.2 实验材料与实验设备
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验设备
    2.3 测试表征
    2.4 实验结果与分析
        2.4.1 聚苯乙烯分子量与分子量分布
        2.4.2 聚苯乙烯化学结构研究
        2.4.3 聚苯乙烯热稳定性能
        2.4.4 聚苯乙烯热相变研究
    2.5 本章小结
第三章 理论与模型
    3.1 前言
    3.2 实验发现
    3.3 机理研究
    3.4 物理模型
    3.5 数学模型
    3.6 本章小结
第四章 结果与讨论
    4.1 前言
    4.2 转矩流变仪测试松弛时间
        4.2.1 流变性能测试
        4.2.2 温度对松弛时间的影响
        4.2.3 转速对松弛时间的影响
    4.3 模型拟合
        4.3.1 温度单因素实验松弛时间曲线拟合
        4.3.2 转速单因素实验松弛时间曲线拟合
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要的研究成果
致谢

(5)基于黏弹性的IC塑封过程耦合变形的机理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 概述
    1.2 IC封装技术
        1.2.1 IC封装技术的发展
        1.2.2 IC封装成型工艺介绍
        1.2.3 IC封装材料
    1.3 流固耦合
    1.4 IC封装成型技术研究进展
    1.5 论文研究内容
        1.5.1 课题选题背景及意义
        1.5.2 研究内容
第2章 IC封装注塑成型理论模型
    2.1 黏弹性和纯粘性熔体封塑成型过程对比分析
        2.1.1 黏弹性和纯粘性熔体IC封塑成型热流固耦合压力对比分析
        2.1.2 熔体的黏弹特性对热流固耦合变形的影响
    2.2 基本假设
    2.3 高聚物黏弹性熔体流动控制方程
        2.3.1 连续性方程
        2.3.2 动量守恒方程
        2.3.3 能量守恒方程
    2.4 边界条件
    2.5 多相流模型
    2.6 黏弹本构方程
    2.7 本章小结
第3章 黏弹性熔体IC封装注塑成型过程模拟
    3.1 几何模型及材料参数
    3.2 IC封装注塑成型过程的模拟
        3.2.1 IC封装注塑成型热流固耦合变形模拟的条件与计算方法
        3.2.2 IC封装注塑成型芯片的热流固耦合变形模拟结果及分析
        3.2.3 IC芯片热流固耦合变形机理分析
    3.3 IC封装注塑成型模型优化
    3.4 本章小结
第4章 流变性能对IC芯片塑封成型耦合变形的影响
    4.1 参考黏度对IC芯片热流固耦合变形的影响
        4.1.1 参考黏度对IC芯片热流固耦合变形的影响
        4.1.2 影响机理分析
    4.2 松弛时间对IC芯片热流固耦合变形的影响
        4.2.1 松弛时间对IC芯片热流固耦合变形的影响
        4.2.2 影响机理分析
    4.3 黏度比对IC芯片热流固耦合变形的影响
        4.3.1 黏度比对IC芯片热流固耦合变形的影响
        4.3.2 影响机理分析
    4.4 本章小结
第5章 过程参数对IC芯片塑封成型耦合变形的影响
    5.1 熔体注射速度对IC芯片热流固耦合变形的影响
        5.1.1 注射速度对IC芯片热流固耦合变形的影响
        5.1.2 影响机理分析
    5.2 模壁温度对IC芯片热流固耦合变形的影响
        5.2.1 模壁温度对IC芯片热流固耦合变形的影响
        5.2.2 影响机理分析
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(6)复杂薄壁件熔模铸造误差流建模与稳健控制方法研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
符号说明
缩写说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景、意义及来源
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 熔模铸造尺寸误差研究现状
        1.2.2 误差流理论研究现状
        1.2.3 国内外研究现状小结
    1.3 研究目标与研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容与章节安排
第二章 多源异类误差源对尺寸误差的影响关系研究
    2.1 引言
    2.2 熔模铸造全过程误差流的定义与成因
    2.3 熔模制备主要误差源分析
        2.3.1 蜡模压制误差源分析
        2.3.2 蜡模存放误差源分析
    2.4 型壳制备主要误差源分析
        2.4.1 陶瓷型壳制备流程
        2.4.2 陶瓷型壳制备工艺误差源分析
    2.5 铸件浇注主要误差源分析
        2.5.1 浇注过程中型壳的影响
        2.5.2 浇注过程中合金本身特性
    2.6 各阶段误差输入矢量
        2.6.1 蜡模压制阶段
        2.6.2 蜡模存放阶段
        2.6.3 型壳脱蜡阶段
        2.6.4 型壳焙烧阶段
        2.6.5 铸件浇注阶段
    2.7 典型阶段多源异类误差源对尺寸误差定量关系的研究
        2.7.1 尺寸变化率的定义
        2.7.2 多源异类误差源与尺寸误差数学关系的推导
    2.8 实例分析
        2.8.1 平板特征件试验
        2.8.2 压蜡误差源与尺寸误差的定量关系
    2.9 本章小结
第三章 熔模铸造全过程误差流建模
    3.1 引言
    3.2 熔模铸造过程中的误差流建模方案
    3.3 熔模铸造误差流建模条件与数学定义
        3.3.1 熔模铸造过程中的离散化处理
        3.3.2 特征点与特征尺寸的提取
        3.3.3 尺寸变化中心的确定
        3.3.4 尺寸变化率的计算
    3.4 全过程误差流建模
        3.4.1 局部坐标系下全过程误差传递方程的构建
        3.4.2 全局坐标系下全过程误差观测方程的构建
        3.4.3 特征尺寸条件下模型的简化
    3.5 全过程误差流模型的实验验证
        3.5.1 复杂薄壁特征件的设计
        3.5.2 各阶段拉丁超立方试验
        3.5.3 尺寸误差的检测
        3.5.4 全过程误差流的计算
        3.5.5 全过程误差流模型的验证
    3.6 本章小结
第四章 基于全过程误差流模型的工艺稳健控制
    4.1 引言
    4.2 熔模铸造工艺参数稳健优化的必要性
        4.2.1 熔模铸造工艺参数稳健优化的特点
        4.2.2 熔模铸造过程稳健优化的内容
    4.3 基于全过程误差流模型的误差贡献度分析
        4.3.1 各阶段误差贡献度分析
        4.3.2 工艺参数误差贡献度分析
    4.4 熔模铸造过程多响应优化与工艺参数稳健控制方法
        4.4.1 针对多响应优化的满意度函数法
        4.4.2 针对稳健性的极差描述法
        4.4.3 基于满意度函数的极差稳健优化
    4.5 基于熔模铸造全过程误差流模型的稳健优化步骤
        4.5.1 熔模铸造过程稳健设计的全局寻优
        4.5.2 均值最优以及波动最小权衡的全过程优化步骤
        4.5.3 考虑波动最小的单阶段稳健优化步骤
    4.6 实例分析
        4.6.1 关键阶段的稳健优化
        4.6.2 关键阶段稳健优化后全过程误差计算及对比
    4.7 本章小结
第五章 全过程误差流模型及工艺稳健控制方法的应用
    5.1 引言
    5.2 全过程误差流模型的应用
        5.2.1 基于全过程误差流模型的尺寸精度优化
        5.2.2 基于全过程误差流模型的模具设计
    5.3 特征件的全过程工艺稳健优化
        5.3.1 全过程的工艺稳健优化
        5.3.2 全过程工艺稳健优化后的误差流计算
    5.4 复杂薄壁件熔模铸造全过程尺寸变形规律
        5.4.1 薄壁变截面结构的尺寸变化规律
        5.4.2 熔模铸造过程中对象间的相互作用对尺寸变形的影响
        5.4.3 复杂薄壁件熔模铸造全过程尺寸变形规律结论
    5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 主要研究内容和结论
    6.2 主要创新点
    6.3 不足之处及进一步研究展望
参考文献
附录
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
攻读博士学位期间完成和参与的科研项目

(7)聚乙烯熔体黏弹性流变行为数值模拟和实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号说明
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 高分子熔体流动的基本概念
    1.3 高分子流体的奇异流变现象
        1.3.1 剪切稀化
        1.3.2 挤出胀大现象
        1.3.3 Weissenberg 效应
        1.3.4 无管虹吸现象
        1.3.5 不稳定流动和熔体破裂现象
        1.3.6 次级流动
    1.4 高分子流体流动
        1.4.1 流动类型
        1.4.2 高聚物流动性的表征方法
        1.4.3 影响流体流动的因素
        1.4.4 高分子流体流变行为实验表征
    1.5 聚乙烯熔体黏弹性流变行为的研究进展和现状
    1.6 非牛顿流体的数值模拟方法
        1.6.1 有限差分法
        1.6.2 边界元法
        1.6.3 有限体积法
        1.6.4 有限单元法
    1.7 有限元算法的稳定化方案及其研究进展
        1.7.1 控制方程稳定化方法
        1.7.2 黏弹性本构方程中对流占优问题
    1.8 本论文的主要研究内容和意义
2 高分子熔体加工过程中的数学方程和数值方法
    2.1 引言
    2.2 流体流动控制方程组
        2.2.1 质量方程
        2.2.2 动量方程
        2.2.3 能量方程
    2.3 简单流动与物质函数
    2.4 高分子流体流变行为
        2.4.1 牛顿型流体流变行为
        2.4.2 非牛顿型流体流变行为
    2.5 本课题使用的数值算法
        2.5.1 基于 FIC 的压力稳定化方法
        2.5.2 DEVSS/SU 法离散黏弹性本构方程
        2.5.3 基于 Crank-Nicolson 隐式差分的时域离散分步算法
3 支化聚合物熔体黏弹性本构行为的比较
    3.1 引言
    3.2 XPP、DCPP 和 S-MDCPP 模型描述流变行为的研究
    3.3 S-MDCPP 模型各参数对流变行为的影响
        3.3.1 主链末端支链数对熔体流变行为的影响
        3.3.2 取向松弛时间与拉伸松弛时间之比对熔体流变行为的影响
        3.3.3 滑移系数对熔体流变行为的影响
    3.4 本章小结
4 聚乙烯熔体平面收缩流的数值模拟
    4.1 引言
    4.2 平面收缩流的研究进展
    4.3 平面收缩流的数值模拟
        4.3.1 平面收缩流道
        4.3.2 本构方程
        4.3.3 材料表征
    4.4 收缩流数值模拟结果
        4.4.1 计算过程收敛性的研究
        4.4.2 数值结果与实验结果的比较
        4.4.3 Weissenberg 数对 S-MDCPP 黏弹流体流变行为的影响
        4.4.4 S-MDCPP 模型本构参数对熔体流变行为的影响
    4.5 本章小结
5 聚乙烯熔体圆柱绕流的数值模拟
    5.1 引言
    5.2 圆柱绕流问题的数值模拟
        5.2.1 圆柱绕流问题描述
        5.2.2 本构方程
        5.2.3 材料表征
    5.3 圆柱绕流数值模拟结果
        5.3.1 计算过程收敛性的研究
        5.3.2 数值结果与实验结果的比较
        5.3.3 Weissenberg 数对 S-MDCPP 黏弹流体流变行为的影响
        5.3.4 S-MDCPP 模型本构参数对熔体流变行为的影响
    5.4 本章小结
6 聚乙烯熔体十字交叉流的数值模拟
    6.1 引言
    6.2 十字交叉流问题的数值模拟
        6.2.1 十字交叉流的描述
        6.2.2 本构方程
        6.2.3 材料表征
    6.3 十字交叉流数值模拟结果
        6.3.1 数值结果与实验结果的比较
        6.3.2 Weissenberg 数对 S-MDCPP 黏弹流体流变行为的影响
        6.3.3 S-MDCPP 模型本构参数对熔体流变行为的影响
    6.4 本章小结
7 聚乙烯熔体不稳定流动现象的实验研究
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 原材料
        7.2.2 实验仪器
    7.3 实验结果与讨论
        7.3.1 挤出胀大现象
        7.3.2 不稳定流动现象
    7.4 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
攻读硕士学位期间获奖情况

(8)四氟乙烯基热塑性含氟高分子流变行为与加工性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
本文主要缩写词和符号
第一章:绪论
    1.1 含氟高分子
        1.1.1 含氟高分子概述
        1.1.2 聚全氟乙丙烯(FEP)
        1.1.3 四氟乙烯-乙烯交替共聚物(ETFE)
        1.1.4 全氟磺酰氟树脂(PFSF)
    1.2 流变学、流变测量学简介及其研究简述
        1.2.1 简单剪切、简单拉伸流动
        1.2.2 毛细管流变仪及其测量理论
        1.2.3 旋转流变仪及其测量理论
        1.2.4 加工流变学及高分子熔体破裂研究
        1.2.5 动态流变学与线性粘弹性
        1.2.6 非线性动态流变学
    1.3 四氟乙烯基热塑性含氟高分子流变行为研究进展
        1.3.1 FEP的流变行为研究进展
        1.3.2 ETFE的流变行为研究进展
        1.3.3 PFSF的流变行为研究进展
    1.4 课题提出、研究内容和创新点
        1.4.1 课题提出
        1.4.2 课题研究目标
        1.4.3 课题主要研究内容及论文组织
        1.4.4 课题创新点
第二章:高速挤出过程中聚全氟乙丙烯(FEP)加工流变行为研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器与测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 FEP的热行为
        2.3.2 FEP的流动不稳性
        2.3.3 表观流动曲线
        2.3.4 入口压力降对真实剪切应力曲线
        2.3.5 粘度曲线和Carreau模型拟合
        2.3.6 拉伸粘度
        2.3.7 FEP的熔体弹性
        2.3.8 FEP加工性能差的内在原因
    2.4 本章小结
第三章:高速挤出过程中乙烯-四氟乙烯交替共聚物(ETFE)的加工流变行为研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及样品制备
        3.2.2 实验仪器与测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 ETFE的热行为
        3.3.2 ETFE的流动不稳性
        3.3.3 表观流动曲线
        3.3.4 入口压力降对真实剪切应力曲线
        3.3.5 粘度主曲线
        3.3.6 拉伸粘度
        3.3.7 挤出胀大和熔体弹性
    3.4 本章小结
第四章:高速挤出过程中全氟磺酰氟树脂(PFSF)加工流变行为研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器与测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PFSF的热行为
        4.3.2 PFSF的流动不稳性
        4.3.3 表观流动曲线和入口压力降~真实剪切应力曲线分析
        4.3.4 粘度主曲线
        4.3.5 拉伸粘度
        4.3.6 PFSF的熔体弹性
    4.4 本章小结
第五章:振荡剪切流变行为—四氟乙烯基热塑性含氟高分子的线性粘弹性
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料及样品制备
        5.2.2 实验仪器与测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 FEP的线性粘弹性
        5.3.1.1 FEP的动态模量和复数粘度
        5.3.1.2 FEP的松弛时间谱
        5.3.2 ETFE的线性粘弹性
        5.3.2.1 ETFE的动态模量和复数粘度
        5.3.2.2 ETFE的松弛时间谱
        5.3.3 PFSF的线性粘弹性
        5.3.3.1 PFSF的动态模量和复数粘度
        5.3.3.2 PFSF的松弛时间谱
    5.4 本章小结
第六章:四氟乙烯基热塑性含氟高分子的非线性动态流变行为研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 实验原料及样品制备
        6.2.2 实验仪器与测试
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 FEP的非线性动态流变行为
        6.3.1.1 FEP动态流变非线性的存在
        6.3.1.2 FEP动态流变非线性的频率谱与噪信比
        6.3.1.3 FEP的I31(非线性强度)和Φ31(相对角位移)分析
        6.3.2 ETFE的非线性动态流变行为
        6.3.2.1 ETFE动态流变非线性的存在
        6.3.2.2 ETFE的I31(非线性强度)和Φ31(相对角位移)分析
        6.3.3 PFSF的非线性动态流变行为
        6.3.3.1 PFSF动态流变非线性的存在
        6.3.3.2 PFSF的I31(非线性强度)和Φ31(相对角位移)分析
        6.3.3.3 Q系数与叠加
    6.4 本章小结
第七章:全文总结
参考文献
附录
致谢
攻读博士学位期间发表的论文

(9)聚乙烯熔体在突变收敛流道挤出口模内流变行为双折射理论与实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 聚合物熔体动态流动行为研究进展
        1.2.1 动态剪切实验研究
        1.2.2 电磁动态塑化挤出研究
    1.3 聚合物熔体收敛流研究进展
    1.4 流动双折射技术及其应用
        1.4.1 可视化技术的发展
        1.4.2 应力光学定律
        1.4.3 应力光学定律的实验验证
        1.4.4 流动双折射技术在收敛流研究中的应用
        1.4.5 流动诱导双折射在结构流变学中的应用
    1.5 本文的研究意义及内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
    1.6 本章小结
第二章 收敛流的双折射理论研究及实验装置设计
    2.1 概述
    2.2 双折射实验原理
        2.2.1 二维流场的应力光学定律
        2.2.2 应力光学系数的计算
    2.3 收敛流双折射理论研究
        2.3.1 流场中拉伸应力的计算
        2.3.2 动态挤出时双折射条纹的定量表征
        2.3.3 圆偏振光场中的入口长度测量
    2.4 混合偏振光场双折射系统设计及剪切应力的计算
    2.5 收敛流入口长度模型的建立
        2.5.1 入口长度与挤出胀大及入口压力降的关系
        2.5.2 理论模型的建立
    2.6 流动双折射实验系统的平台构建
    2.7 本章小结
第三章 流动双折射实验
    3.1 实验原料
    3.2 材料流变性能表征
        3.2.1 高压毛细管流变仪测试
        3.2.2 Cogswell 模型计算聚乙烯熔体的表观拉伸粘度
        3.2.3 小幅振荡剪切实验
        3.2.4 聚乙烯熔体的松弛时间谱计算
        3.2.5 分子量及其分布
    3.3 实验设备
        3.3.1 挤出成型机
        3.3.2 挤出口模
    3.4 实验步骤
    3.5 本章小结
第四章 稳态挤出时聚乙烯熔体的流动行为分析
    4.1 入口长度的计算
    4.2 稳态挤出双折射实验
    4.3 稳态双折射结果与分析
        4.3.1 涡流区长度
        4.3.2 入口收敛角
    4.4 入口长度模型的验证
    4.5 聚乙烯的瞬时拉伸粘度测量
        4.5.1 拉伸应力的计算
        4.5.2 熔体的拉伸应变速率
        4.5.3 熔体的瞬时拉伸粘度
    4.6 流场剪切应力的计算
    4.7 本章小结
第五章 动态挤出过程中聚乙烯流动行为的研究
    5.1 概述
    5.2 振动力场对熔体挤出压力的影响
    5.3 振动力场对熔体平均挤出流率的影响
    5.4 振动力场对动态表观粘度的影响
    5.5 振动力场下聚合物熔体流动双折射实验
        5.5.1 动态流场的双折射测量
        5.5.2 振动力场对 LDPE 1810D 挤出过程的影响
        5.5.3 振动力场对 HDPE TR144 挤出过程的影响
        5.5.4 振动力场对 LDPE 2426K 流动行为的影响
    5.6 振动力场对入口长度的影响
    5.7 本章小结
结论与展望
    一.结论
    二.展望
参考文献
附录
    1.定义子函数 relexation
    2.定义主程序
    3.说明
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

四、高聚物熔体松弛时间谱的计算(论文参考文献)

  • [1]成型加工流场中黏弹性高分子熔体流变行为的可视化[D]. 卢京. 青岛科技大学, 2021
  • [2]植物纤维/聚丙烯体系应力松弛时间表征及调控机制研究[D]. 江太君. 湖南工业大学, 2021
  • [3]热塑性弹性体SIS的流变特性研究[D]. 罗恒煜. 青岛科技大学, 2021(01)
  • [4]聚苯乙烯流体松弛时间机理及模型研究[D]. 梁洁. 湖南工业大学, 2019(01)
  • [5]基于黏弹性的IC塑封过程耦合变形的机理研究[D]. 罗智. 南昌大学, 2017(02)
  • [6]复杂薄壁件熔模铸造误差流建模与稳健控制方法研究[D]. 刘畅辉. 上海交通大学, 2016(01)
  • [7]聚乙烯熔体黏弹性流变行为数值模拟和实验研究[D]. 胡长旭. 青岛科技大学, 2014(04)
  • [8]四氟乙烯基热塑性含氟高分子流变行为与加工性能研究[D]. 陈晓勇. 上海交通大学, 2012(07)
  • [9]聚乙烯熔体在突变收敛流道挤出口模内流变行为双折射理论与实验研究[D]. 范吉昌. 华南理工大学, 2012(11)
  • [10]高聚物离散松弛时间谱计算的CMPSO方法[J]. 栗雪娟,欧阳洁,李强,麦宏晏. 应用基础与工程科学学报, 2011(04)

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聚合物熔体弛豫时间谱的计算
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