黏弹流体挤出胀大行为的研究进展

用PSM模型模拟聚合物熔体轴对称收缩流动
黄树新;鲁传敬
【期刊名称】《力学与实践》
【年(卷),期】2004(026)004
【摘要】采用模拟黏弹流体挤出胀大的方法,计算了IUPACLDPE熔体经过4:1轴对称收缩流道的流动.计算的相对涡强度、入口校正和文献中的结果基本一致,给出的流场也显示出计算结果是合理的.表明该方法能够适用于用积分型PSM模型表征的黏弹流体在收缩流道内的流动模拟.
【总页数】4页(P58-61)
【作者】黄树新;鲁传敬
【作者单位】上海交通大学工程力学系,上海,200030;上海交通大学工程力学系,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】O357
【相关文献】
1.微尺度聚合物熔体的非等温平板收缩流动数值仿真 [J], 蒋炳炎;谢磊;谭险峰;彭华建
2.用PSM模型模拟聚合物熔体的长口模挤出胀大 [J], 黄树新;江体乾;金浩
3.聚合物熔体轴对称共挤出流动的有限元计算 [J], 江浩;唐伟枫
4.用平面实验模型模拟轴对称应力问题 [J], 张志锋
5.聚合物熔体的非等温平板收缩流动的数值模拟 [J], 梁志明;周持兴;俞炜;王刚;温绍国
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挤出胀大原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠挤出胀大原理。

你说这挤出胀大原理啊，就好像咱生活中的好多事儿一样。

咱就拿吹气球来打个比方吧，你使劲往气球里吹气，那气球是不是就会胀大呀？这就跟挤出胀大一个道理嘛！材料在通过一个狭窄通道的时候，就像气球被挤压一样，它也会发生一些奇妙的变化呢。

想象一下，那材料本来好好地走着呢，突然遇到个窄窄的地方，它没办法呀，只能被挤着过去，结果一过去，嘿，变大了！这多有意思呀。

这就好像我们走路遇到个小胡同，挤过去之后，感觉自己好像都有点不一样了。

咱生活中的很多东西可都跟这挤出胀大原理有关系呢！比如说那些塑料制品，它们就是通过这种方式被制造出来的呀。

你看那一个个形状各异的塑料制品，不都是从模具里挤出来然后胀大成型的嘛。

这多神奇呀，就这么一挤一胀，一个新东西就诞生啦！还有啊，咱平时吃的面条，你想啊，那面团被压成面条的过程，不也是一种挤出胀大嘛。

面团被机器挤着通过那个小孔，出来就变成细细长长的面条啦。

这要是没有挤出胀大原理，咱上哪去吃那美味的面条呀！再看看建筑行业，那些个管道啥的，很多不也是利用这个原理制造的嘛。

把材料挤一挤，让它胀大到合适的形状和尺寸，就能用在各种地方啦。

这挤出胀大原理可真是无处不在呀！你说这世界多奇妙呀，这么一个看似简单的原理，却能在这么多地方发挥作用。

它就像是一个隐藏在幕后的小魔法师，悄悄地改变着我们的生活呢。

咱可别小瞧了这挤出胀大原理，它虽然不声不响的，但没了它还真不行。

就像咱生活中的很多小细节一样，平时可能不觉得有啥，但真要是没了，那可就感觉缺了点啥。

所以啊，朋友们，以后看到那些塑料制品呀、面条呀、管道呀啥的，可别光想着它们就是个普通的东西，要想想背后的挤出胀大原理呀。

它让我们的生活变得更加丰富多彩，更加有意思啦！这就是挤出胀大原理，一个看似普通却又无比重要的存在呀！。

粘弹性材料的流变行为分析一、引言粘弹性材料是指在施加外力后，物质会发生持续变形，并保持形状的一类材料。

这种材料的独特性质广泛应用于日常生活、工业、医学和科学领域。

例如，化妆品、胶水、涂料、食品等产品中均含有许多粘弹性材料。

此外，粘弹性材料还广泛应用于流体力学、生物医学工程、化学工程、微纳米机器人和智能液体驱动等领域。

在近年的研究中，学者们对于粘弹性材料的流变学行为越来越关注，本文旨在进行流变学行为的分析。

二、粘弹性材料的定义与特征1. 定义粘弹性材料是指在施加外力后，物质会发生持续变形，并长时间维持形状的一类材料。

它的流变行为具有粘滞性和弹性，即其变形与时间有关，是一种非线性反应。

2. 特征（1）时间依赖性：粘弹性材料的流变特性受到外界作用时间的影响。

在应力不断存在的条件下，其流变规律随时间不断改变，其变形特点与时间密切相关。

（2）应力-应变非线性关系：粘弹性材料的应力-应变关系不能简单地表示为线性的、稳定的关系，而是随着时间的演变、应变量的变化一直在变化。

（3）持续塑性变形：粘弹性材料经受正、剪应力后，不会恢复初始形态，而是长时间维持形状，产生持续的、可逆的、可塑性的流变变形。

三、粘弹性材料的流变性质1. 粘滞性粘弹性材料具有较高的黏滞阻抗，因此在过程中会发生较大的形变。

其粘滞阻逆取决于物质的粘度、作用时间、外界施加的力和物质的性质等因素。

2. 延展性粘弹性材料可以被任意延展或挤压，而不会发生断裂。

在某些情形下，它们的应变和扭转也能抵消效应。

3. 弹性粘弹性材料的弹性特点如其名之所言，是指物质施加外力后能够长时间地保持形态。

这种弹性受到物质的许多因素影响，如密度、构造、板层结构等。

四、粘弹性材料流变学行为的分析1. 流变模型流变模型是研究粘弹性材料流变学行为的一种适用模型，常应用于物质的试验或采样。

在这种模型下，我们可以对物质的应力-应变关系进行分析，了解它的弹性特点和塑性变形。

2. 测量方法测量方法依赖于粘弹性材料的性质和流变学行为，通常采用拉伸、扭转、剪切和振动等方式进行测量。

黏弹流体挤出胀大行为的研究进展樊斌斌【摘要】介绍了聚合物挤出胀大的理论机理及数值模拟,并综述了最近几年黏弹流体挤出胀大行为的研究进展。

最后指出目前存在的一些问题,并展望发展前景。

%The theory mechanism and numerical simulation of viscoelastic fluid are introduced.Meanwhile the research in extrusion swell of viscoelastic fluid are reviewed.In the end,some problems are pointed out and development prospects are predicted.【期刊名称】《上海塑料》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P18-21)【关键词】黏弹性流体;挤出胀大;数值模拟【作者】樊斌斌【作者单位】河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TQ320.6630 前言挤出胀大是高分子流变学研究的热点。

挤出胀大是指聚合物熔体经口模挤出时,在未受到足够的牵引拉伸作用下,挤出物的截面积比口模出口截面积大的现象。

挤出胀大是黏弹流体共有的特性,聚合物熔体在很低的剪切速率下(如0.1 s-1)就有非常明显的胀大行为。

挤出胀大通常与聚合物的物理性质、生产工艺、口模构型和挤出设备等影响因素有关;而且最终的形状和尺寸还和停放、冷却等后续工序有关。

目前,聚合物的挤出成型加工占很大比重,同时挤出胀大在很大程度上还决定了挤出制品的尺寸和质量。

本文主要总结了挤出胀大的理论机理及数值模拟研究,并对最近几年黏弹流体挤出胀大行为的研究进行论述。

1 挤出胀大理论机理挤出胀大是非牛顿力学和聚合物流变学的一个重要课题。

早期挤出胀大理论主要采用宏观的动量守恒和能量守恒定律进行研究。

但那些早期研究只在雷诺数高和弹性形变相对小的情况下有效,仅仅适用于聚合物溶液。

流体动力学中的粘弹性流体研究引言流体力学是研究流体运动规律的科学领域，其中粘弹性流体是一种特殊的流体，具有既有液体的流动性，又具有可变形的固体的特性。

粘弹性流体在工程和科学研究中具有重要应用价值，对其进行深入研究有助于我们更好地理解和掌握流体动力学的基本原理。

本文将介绍粘弹性流体的基本概念和特性，并介绍流体动力学中的粘弹性流体研究的主要内容和方法。

粘弹性流体的定义和特性粘弹性流体是介于固体和液体之间的一类流体。

与牛顿流体（如水和空气）不同，粘弹性流体在外力作用下不仅会流动，还会发生变形。

粘弹性流体的主要特性包括粘度、弹性、流变性和记忆效应。

粘度粘度是粘弹性流体的一种基本特性，它描述了流体内部的黏性阻力。

粘度可以分为静态粘度和动态粘度两种。

静态粘度指的是流体在不应变条件下的黏性阻力，动态粘度则指的是流体在受到应变时的黏性阻力。

粘度可用来描述流体的流动阻力大小，常用单位是帕斯卡·秒(Pa·s)。

弹性粘弹性流体的弹性是指其在受力作用下会发生恢复变形的特性。

与刚体不同，粘弹性流体在受到外力后会发生弹性变形，当外力去除时会恢复到原始状态。

粘弹性流体的弹性可用弹性模量来描述，常用单位是帕斯卡(Pa)。

流变性粘弹性流体的流变性是指其在外力作用下会发生非线性变形的特性。

由于流体具有粘度和弹性，其应力-应变关系不遵循线性规律，而呈现出非线性的行为。

流变性可用流变学来研究和描述。

记忆效应粘弹性流体的记忆效应是指其在经历过一定变形后，会在一定的时间范围内保持相同的应力-应变关系。

这使得粘弹性流体具有一定的时间依赖性。

记忆效应是粘弹性流体独特的特性之一。

粘弹性流体的研究内容和方法在流体动力学中，粘弹性流体的研究主要集中在以下几个方面：流变学、模型和仿真、实验测量和应用。

流变学研究流变学是研究粘弹性流体变形和流动规律的学科。

通过建立流变学模型来描述粘弹性流体的应力-应变关系，从而深入了解粘弹性流体的流变性质。

关于聚合物挤出胀大的本构方程摘要：聚合物流体（含溶液、熔体）在流动过程中常常呈现出殊异于牛顿流体的行为，如：孔压误差、口模膨胀效应、包轴现象效应、剪切稀化或剪切增稠、弹性湍流等。

特别的，在挤出过程中，当高聚物熔体从口模中挤出时，会出现挤出物挤出模口后其横截面大于模口横截面的现象。

这种现象称之为挤出胀大。

正确理解挤出胀大现象，对于挤出成型至关重要。

一般研究途径有两条，一是从连续介质力学理论,用唯象学观点来描述; 二是运用流变学分子理论,根据微观离散的分子力学模型,用非平衡态统计力学和连续介质力学混合的方程,导出描述流体客观力学性质的本构方程。

本构方程定量描述了物质因受外力作用而偏离平衡态的响应, 即应力与应变速率的关系。

本文就聚合物挤出胀大的本构方程进行归纳总结。

关键词：挤出胀大，本构方程，流变学Abstract：Polymer fluid (including solution, melt) often appear different characteristic during flow process from the behavior of the Newtonian fluid. Such as, pore pressure error, mouth mode expansion effect, package shaft effect, shear thinning or shear thickening, elastic turbulence. Especially, When the polymer melt squeezed from the mouth mould during the extrusion processing, the extrudate extrusion die its cross section is greater than the phenomenon of die in cross section. This phenomenon is called extrusion swelling. Understanding the extrusion swell phenomenon is vital for extrusion molding. There are two general approach, one is the theory of continuum mechanics, described with phenomenological learning perspective. Another is rheology molecular theory, according to the microcosmic molecular mechanics model of discrete, export objectively describe fluid mechanics constitutive equation with the nonequilibrium statistical mechanics and continuum mechanics equations. The constitutive equation quantitative described the relationship between the stress and the strain ratematerial, due to external force and the response of the deviation from the equilibrium state. In this paper, the paper summarizes the constitutive equations of polymer extrusion swelling.Key words：Extrusion swelling, Constitutive equation, Rheology在聚合物熔体挤出过程中, 可观察到如下现象：挤出物的截面积大于口模的面积, 此即为挤出胀大。

粘弹性流体引言粘弹性流体是指同时具有流体和固体特性的一类物质，具有流体的流动性和固体的弹性变形。

它在工程和科学领域中有着广泛的应用，例如聚合物溶液、涂料、凝胶等都属于粘弹性流体。

本文将介绍粘弹性流体的基本概念、特性及其在不同领域的应用。

粘弹性流体的定义粘弹性流体是一类在应力作用下既可以像固体一样变形，又可以像流体一样流动的物质。

粘弹性流体的特点是当受到应力时，既存在瞬时变形（弹性变形），也存在持续的变形（粘性变形）。

其粘性部分是由分子间的摩擦力所引起的，而弹性部分则是由分子间的弹力所引起的。

粘弹性流体的特性非线性流变性粘弹性流体的流变行为不符合线性黏度模型，其应力与应变之间的关系是非线性的。

在应力作用下，粘弹性流体会产生非常规的时间和频率相关的变形。

记忆效应粘弹性流体具有记忆效应，即它们可以保存之前的形状和结构，在受力解除后仍能保持原来的形态。

这种记忆效应使粘弹性流体具有较好的回弹性，能够在压力释放后迅速恢复到初始形状。

时间相关性粘弹性流体的性能与时间有关。

在应力施加之后，粘弹性流体会随时间的推移而发生变形，这种变形与历史应力有关。

因此，粘弹性流体的性质在单位时间内会随外界作用而发生变化。

剪切稀化和剪切增稠在剪切流动中，粘弹性流体可以表现出剪切稀化或剪切增稠的行为。

剪切稀化指的是粘弹性流体在受到高切变速率作用时，黏度逐渐减小的现象；而剪切增稠则是指在低切变速率下，黏度逐渐增大的现象。

粘弹性流体的应用污泥处理粘弹性流体在污泥处理中有着重要的应用。

通过添加粘弹性流体，可以使污泥更易于流动和处理，从而提高污泥的处理效率和降低处理成本。

聚合物溶液聚合物溶液是一种常见的粘弹性流体，广泛应用于工业生产和科研领域。

聚合物溶液的粘弹性特性使其能够在加工和使用过程中适应各种流动状态，从而满足不同需求。

塑性体粘弹性流体在塑性体的制备中起着重要作用。

通过调整粘弹性流体的组成和浓度，可以获得不同稠度和粘度的塑性体，用于各种应用，如模具制备、减震材料等。

混炼胶短口型挤出胀大行为的研究
混炼胶短口型挤出胀大行为的研究主要是对混炼胶在挤出过程中由于内部气体的膨胀而引起的胀大现象进行分析和探索。

混炼胶是一种由橡胶、填料和添加剂组成的复合材料，其在挤出成型过程中会受到胀大现象的影响，这可能影响最终产品的质量和性能。

胀大现象的主要原因包括两个方面：一是混炼胶中含有气体，气体在挤出过程中由于温度和压力变化而膨胀；二是混炼胶中含有的填料和添加剂在挤出过程中可能会释放出气体。

对于胀大行为的研究往往通过实验和数值模拟相结合的方式进行。

实验可以通过调整挤出工艺参数和混炼胶配方来探索胀大现象的影响因素，如温度、压力、填料含量等。

数值模拟则可以基于流变学原理和挤出过程的数值模型来预测和解释实验结果。

通过实验和数值模拟的比较，可以进一步理解胀大行为的机制和规律。

研究的目的是为了改进挤出工艺和优化混炼胶配方，以减少或控制胀大现象，从而提高产品的质量和性能。

这对于橡胶制品的生产和应用具有重要意义，尤其是在汽车、轮胎、橡胶管等领域。

挤出胀大效应一、挤出胀大效应的基本概念挤出胀大效应是指在挤出过程中，高分子材料在经历剪切变形时产生显著的体积膨胀，导致材料在挤出后迅速冷却并出现比原模孔直径更大的现象。

这一现象在高分子材料加工中非常普遍，对制品的尺寸精度和性能具有重要影响。

二、挤出胀大效应的产生原因挤出胀大效应的产生主要与高分子材料的粘弹性质和加工过程中的流动特性有关。

在挤出过程中，高分子材料受到强烈的剪切作用，使得分子链发生取向和拉伸。

同时，高分子链在运动过程中发生摩擦，产生热量，导致材料温度升高。

这些因素共同作用，使得高分子材料在挤出后迅速冷却并发生体积膨胀。

三、挤出胀大效应的影响因素影响挤出胀大效应的因素很多，主要包括以下几个方面：1.材料性质：不同高分子材料的粘弹性质和热性能不同，对剪切作用的响应也不同，因此其挤出胀大效应的程度也会有所差异。

2.加工条件：加工温度、压力、剪切速率等条件对挤出胀大效应有显著影响。

随着加工温度的升高和剪切速率的增大，挤出胀大效应通常会加剧。

3.模具设计：模具设计对挤出胀大效应的影响主要体现在模孔尺寸、形状和冷却系统等方面。

合理的模具设计可以有效控制挤出胀大效应的程度。

4.添加剂：某些添加剂会对高分子材料的粘弹性质产生影响，从而影响其挤出胀大效应。

四、挤出胀大效应的控制方法为了减小挤出胀大效应，可以采用以下几种控制方法：1.优化加工条件：通过调整加工温度、压力和剪切速率等条件，可以降低挤出胀大效应的程度。

例如，适当降低加工温度或增大剪切速率可以提高高分子材料的粘度，从而减小体积膨胀。

2.改进模具设计：通过优化模具设计，如减小模孔尺寸、改进冷却系统等，可以有效控制挤出胀大效应。

合理的设计可以使高分子材料在挤出过程中得到更好的约束和控制。

3.选用合适的添加剂：根据需要选择合适的添加剂，调整高分子材料的粘弹性质，可以减小挤出胀大效应。

例如，添加增塑剂可以降低高分子链间的相互作用力，从而减小体积膨胀。