Исследование стратифицированного течения резиновых смесей в дуплексных головках для выпуска заготовок кольцевого профиля

• Автор: Юрыгин, Павел Петрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА АГРЕГИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ КОЛЬЦЕВОГО ПРОФИЛЯ
1.1 Виды длинномерных комбинированных изделий кольцевого профиля
из полимерных материалов
1.2 Основные способы производства многослойных полимерных изделий
с кольцевым поперечным сечением
1.3 Оборудование для изготовления агрегированной продукции методом соэкструзии
1.3.1 Особенности конструктивного исполнения формующей оснастки кольцевых экструзионных головок
1.3.2 Существующие конструкции мультиплексных кольцевых головок
1.4 Реологические уравнения состояния расплавов полимеров
1.5 Современные подходы к описанию процесса стратифицированного течения полимеров в мультиплексных головках
1.5.1 Аналитический подход к решению задачи течения вязкоупругих жидкостей в червячных головках
1.5.2 Численное моделирование совместного течения полимерных материалов
1.6 Результаты и выводы по главе, постановка задач исследования
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЭКСТРУЗИИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ В КОЛЬЦЕВЫХ КАНАЛАХ ЭКСТРУЗИОННЫХ ГОЛОВОК И ОБЛАСТИ СО СВОБОДНОЙ
ПОВЕРХНОСТЬЮ
2.1 Формулировка цели и задач теоретического исследования

2.2 Математическая модель стратифицированного течения двух вязкоупругих жидкостей в каналах экструзионной головки и области
со свободной поверхностью
2.2.1 Система уравнений математической модели
2.2.2 Граничные условия
2.3 Численное решение задачи описания гидродинамики несмешиваемого течения полимерных материалов
2.3.1 Решение уравнений математической модели методом конечных элементов
2.3.2 Определение положения материалов при совместном течении
2.3.3 Метод расчета процесса соэкструзии двух резиновых смесей в каналах экструзионной головки и области со свободной поверхностью
2.4 Численное моделирование процесса соэкструзии резиновых смесей
в каналах существующих кабельных головок
2.4.1 Обсуждение результатов моделирования течения резиновых смесей в кольцевых каналах существующих экструзионных головок
2.4.2 Особенности формообразования двухслойного потока резиновых смесей на выходе из фильеры
2.5 Результаты и выводы по главе
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЭКСТРУЗИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ИЗ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
3.1 Постановка цели и задач экспериментального исследования
3.2 Определение реологических характеристик резиновых смесей
3.2.1 Построение кривых течения резиновых смесей
3.2.2 Определение релаксационных характеристик резиновых смесей

3.3 Устройство и принцип действия установки для соэкструзии резиновых смесей
3.3.1 Конструкция и принцип действия установки
3.3.2 Средства контроля и измерения основных параметров процесса
3.3.3 Методика проведения экспериментального исследования
3.4 Результаты экспериментального исследования особенностей процесса соэкструзии резиновых смесей
3.4.1 Результаты исследования деформационных параметров
3.4.2 Результаты исследования энергосиловых и гидродинамических параметров
3.5 Оценка точности измерения экспериментальных данных
3.6 Анализ сходимости результатов экспериментальных и теоретических исследований
3.6.1 Сравнение результирующих гидродинамических картин течения
3.6.2 Сравнение результирующих деформационных картин течения
3.6.3 Сравнение результатов определения энергосиловых параметров установки
3.7 Результаты и выводы по главе
ГЛАВА 4 РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СОЭКСТРУЗИИ КАБЕЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
ИЗ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
4.1 Цель и задачи практического применения результатов исследования
4.2 Разработка рекомендаций к проектированию мультиплексных червячных агрегатов для экструзии резиновых смесей
4.2.1 Влияние геометрических параметров кольцевых головок
на характеристики совместного потока дублируемых материалов
4.2.2 Влияние режимных параметров процесса соэкструзии
на характеристики совместного потока дублируемых материалов

где оу - тензор напряжений; (К(/1;//2) - функция инвариантов Д и П2 тензоров скоростей деформации Оу и І)"1. Здесь IV(Іг, ІІ2) = т(ґ — і')И/'(/1,/2), т(С — £') - функция памяти, IV (/1# //2) - упругий потенциал.
Структура данного уравнения предполагает, что релаксационный спектр, представленный через функцию памяти, определяется в области линейной вязкоупругости, и деформация на него не влияет. Появление же нелинейных эффектов полностью обусловлено большими деформациями.
Модель К-БКЗ нашла успешное применение при моделировании стратифицированного бикомпонентного течения полимеров в щелевых головках [46] и др. Модель хоть и предлагает общую формулировку реологического уравнения состояния жидкости, но подразумевает возможность создания множества частных вариантов. Так, одним из упрощенных вариантов модели К-БКЗ является модель Вагнера (модель Вагнера II) (1976) [47]:
Оц = /_Стота-О^(/іЛ2)((1-Ю%аП,)-Д0г.1аД'))^ (1-13)
где /і(/х,/2) - функция затухания, характеризующая высокоэластические свойства полимеров, /? - дополнительная константа.
Модель Джонсона-Сигельмана [48] содержит верхнюю и нижнюю конвективные производные и записывается следующим образом:
т + А; = 2ц0й, (1.14)
где °х = (1 — 0.5£) 4- 0.5£ х; £ — скалярный параметр (£[0; 2]).
Эта модель предсказывает д(у) = —7-^7-т--, (у) = —
1+{(2-ОА2У2’ 1+?(2—?)А2у2’
т/'гСу) = ~ 1+^(21|°д2^2 > ^ = а вязкость г]Е (г) определяется, как и в модели
Максвелла-Б. Здесь видно, что сдвиговая вязкость меняется от величины д0 при нулевой скорости сдвига до 0 при у -> со.
Однако использование вариативных формулировок модели К-БКЗ требует серьезного обоснования в каждом конкретном случае, что является довольно сложным процессом и не всегда оправданным. Поэтому альтернативу им могут составить другие модели.