汽车用短纤维增强橡胶弯管挤出成型理论的研究

摘要

该文对汽车用短纤维增强橡胶弯管的挤出成型理论进行了研究.在理论上探讨了短纤维增强取向的机理;分析了内芯旋转机头、扩张机头、阻流型机头和混合机头中短纤维的取向形式以及影响短纤维取向的因素.在弯管挤出成型理论方面,该文着重研究了用于弯管挤出的偏心挤出机头的内部流场.对于牛顿型流体在偏心机头内的流动,该文应用双圆柱坐标系,解得了化简后的运动方程的理论解,并用数值方法解得了幂律型流体在偏心机头内的运动方程的数值解.该文应用平板模型计算偏心机头最大间隙和最小间隙内的速比,对计算结果用有限元工程分析软件ANSYS进行了验证.结果表明,对于牛顿型流体平板模型的计算公式是适用的,能够达到足够的精度;对于幂律型流体,平板模型的计算结果存在较大的偏差.因而,该文从物料流动特性指数入手,对平板模型进行了修正.在进行了大量的计算机模拟计算后,得到了较小偏心距下的修正系数δ.经过计算机验证,结果表明,修正后的平板模型的计算结果能够与运动方程的数值解较好地吻合,误差也在可以接受的范围内.这说明平板模型的修正公式具有实用的价值,从而为在弯管生产中进行自动化控制提供了必要的数学基础.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2目前橡胶弯管的生产概况

2.1车用胶管的分类和使用

2.2国内的生产概况

2.3国外的生产概况

3短纤维材料的使用情况

3.1短纤维材料的优点及其使用情况

3.2短纤维取向设备

3.3短纤维取向理论

3.3.1内芯旋转设备的取向机理

3.3.2几种非轴向取向机头的取向机理

4弯管挤出理论

4.1弯管曲率半径与偏心机头偏心率的关系

4.2关于双圆柱坐标

4.3偏心圆环区域内流动的理论研究

4.4平板模型

5三维有限元分析

5.1关于有限元法

5.2本课题所用的有限元分析软件

5.3求解步骤

5.4建立模型和计算

5.4.1建立机头内部流道的数学模型

5.4.2材料性能

5.4.3单元格的划分

5.4.4设置松弛因子

5.4.5边界条件的处理

5.4.6施加载荷

5.4.7进行分析计算

6计算结果与数据处理

6.1平板模型计算结果

6.2理论解

6.3数值解

6.4数据分析处理

6.5模型修正

6.6验证

6.7误差分析

7结论

参考文献

致谢