長玻纖維螺旋在線復(fù)配增強塑料管材擠出成型過程研究

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1、鄭州大學博士學位論文摘要管材是重要的工程材料之一，塑料管材又以其優(yōu)良的流體流動、耐腐蝕、安裝便捷等特性廣泛地應(yīng)用于各種工程之中。同時塑料管材由于基體材料、輔助材料、成型工藝、成型設(shè)備及應(yīng)用目的不同，而形成品種繁多、性能各異、價格差異巨大的產(chǎn)品體系。為研制力學性能優(yōu)良、工藝相對簡單、成本低廉的管材品種，本文提出了長玻纖維螺旋在線復(fù)配增強塑料管材擠出成型技術(shù)，并進行了研究。主要完成工作如下：1．基于對玻璃纖維增強塑料的宏觀、微觀及實驗數(shù)據(jù)，推導了纖維增強塑料的彈性模量、強度條件及纖維與基體界面脫粘的微觀力學特征；分析了玻璃纖維增強塑料的沖擊破壞、剪切

2、破壞機理和應(yīng)力特征。2．在對一般塑料管材成型過程和常用各形式機頭分析的基礎(chǔ)上，分析了塑料管材強度的特點，即分子取向?qū)姸鹊挠绊懞蛢?nèi)壓作用下管材的徑向、周向、軸向應(yīng)力分布情況，得出塑料壓力管道的強度主要由圓周方向所控制，提高其強度要在圓周方向增強。3．設(shè)計了兩種長玻纖維螺旋在線復(fù)配塑料管材擠出機頭，并申報國家專利及獲得授權(quán)。其主要特征是，安裝在現(xiàn)有通用的擠出機上，使用普通的聚合物顆粒，在其塑化熔融后在線混合入一定長度的玻璃纖維，并使得熔體分子和玻璃纖維沿所擠出圓形管材的管壁螺旋取向，生產(chǎn)出強度更高的管材，滿足工程實際的需要。4．基于對Poiseui

3、lle流動和Couette流動的分析，推導出芯棒旋轉(zhuǎn)式長玻纖維螺旋在線復(fù)配管材擠出機頭中混合熔體螺旋流速度場的解析表達式。由非牛頓冪率流體參數(shù)，利用偏微分方程的數(shù)值解法，得出算例的速度場曲線。5．在建立機頭內(nèi)熔體流動方程的基礎(chǔ)上，進行了數(shù)值整體模擬算法分析。同時利用ANSYS程序，對兩種新型機頭內(nèi)流場進行模擬計算，得出各關(guān)鍵截面速度矢量的狀態(tài)，證明兩種新型機頭的設(shè)計基本上是可行的，為進一步實體研制提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。6．在對纖維增強塑料工藝過程分析基礎(chǔ)上，研究長玻纖維在線復(fù)配的具體工藝，主要為偶聯(lián)劑處理和新型機頭內(nèi)塑料熔體與玻璃纖維混合機理。關(guān)鍵詞：

4、玻纖增強塑料管材擠出成型，在線復(fù)配纖維取向螺旋流擠出機頭塑型查蘭塑主蘭垡笙苧——一ABSTRACTTubularproductisoneoftheimportantengineeringmaterials．PlastictubulariSwidelyusedinthea11kindsofengineeringbecauseofitsgoodpropertiesoffluidiccurrent，corrosion—proof，installingfacilityect．AndbecausetheplastictubulariSdifferentin

5、thematrixmaterials，aidedmaterials，moidingtechnology，thefacilityofmoldingandthepurposeoftheapplication，theplastictubularisformedintotheproducthierarchyinwhichthekindsofplastictubulararemultiply，theperformancesofplastictubulararediversityandtheprieeofplastictubulararedifferent．

6、InordertodevelopthekindsofplastictubularwhosemechanicalpropertyiSverygood，whosemoldingtechnologyiScomparativelysimpleandwhichischeap。Inthispaper，thetechnologyisbroughtforwardandstudiedwhichisappliedtoextrusionthelongfiber—glassreinforcedplasticstubularandtheonlinemixingwithlo

7、ngfiber—glass．Thefollowworkshavebeenfinished：1．Intermofmacroscopyviews，microscopyviewandtheexperimentaldataofglass—fiberreinforeedplastiCS，theelasticratioandintensityofthereinforcedplasticarededuced，themicroscopymechanicalpropertyofthestickypointofthefiberandbasebodyisalseded

8、uced．Impactfailure，themechanicsshearfailureandstressfeatureoftheglas